иесевуг  ФИЗИКА
 ПОЧВ

ФИЗИКА
 И.  Б.  РЕВУТ  	 ^ 	_
 второ*  издание,  дополненное
 иL  переработанное
 ©
 ИЗДАТЕЛЬСТВО  «КОЛОС»
ЛЕНИНГРАД  •  1972

УДК  631.43
 Физика  почв.  Изд.  2-е,  дополн.  и  переработ.  И.  Б.  Ревут.  Л.
 «Колос»,  1972.
 368  стр.
 В  1964  г.  вышло  первое  издание  книги  доктора  сельско¬
хозяйственных  наук  профессора  И.  Б.  Ревута.
 Содержание  ее  посвящено  новой  науке  —  физике  почв,  имею¬
щей  большое  практическое  значение  для  сельского  хозяйства.
 В  книге  рассматриваются  водный,  тепловой  и  воздушный  {ре¬
жимы  почв,  методы  их  (изучения  и  регулирования  в  направле¬
нии,  благоприятном  для  роста,  развития  и  продуктивности  ра¬
стений.  Изложены  сведения  о  плотпости  и  структуре  почвы,  по¬
казаны  методы  изучения  этих  свойств  и  .их  ишользование  в
земледелии.
 Во  втором,  дополненном  и  переработанном,  издания  осве¬
щены  новые  теоретические  положения,  а  также  описаны  (новые
методы  и  приборы,  применяемые  при  изучении  физики  почв.
 Книга  предназначена  для  агрономов,  почвоведов,  научных
работников  и  преподавателей  сельскохозяйственных  -вузов  и
техникумов.
 В  книге  таблиц  114,  иллюстраций  84,  библиография  вклю¬
чает  192  названия.
 4-3-6
 .33-72

ВВЕДЕНИЕ
 Основные  теоретические  положения  физики  почв,  методы,  приме¬
няемые  в  данной  науке,  результаты  ее  экспериментов  используются  в  са¬
мых  различных  направлениях  Физические  условия  в  поверхностных  слоях
почвы  служат  важным  фактором  выветривания  и  почвообразования.  По¬
лому  сейчас  ни  одно  обстоятельное  исследование  в  почвоведении  не  может
не  учитывать  комплекса  физических  условий  в  оэмой  почве  и  в  црипочвен¬
ных  слоях  атмосферы.  Теперь  уже  нередки  случаи,  когда  при  построении
классификации  почв  и  картировании  учитываются  физические  условия:
структура  и  степень  уплотнения  почв,  тип  теплового,  водного  и  воздушного
режимов  и  другие  физические  характеристики.
 Достижения  физики  почв  широко  используются  при  решении  задач  осу¬
шения  и  ирритации.  С  достаточным  основанием  можно  утверждать,  что»
физика  почв  является  теоретическим  фундаментом  мелиорации  земель.
 Физика  почв  служит  основанием  при  решении  многочисленных  задач  в
дорожном  строительстве,  сооружении  плотин,  аэродромов,  при  определении?
скорости  фильтрации,  .несущей  способности  грунтов.  Многие  разделы  физики
ггоч®  используются  также  и  в  других  областях  техника.  В  соответствии
с  этим  развиваются  различные  направления  в  самой  физике  почв.  В  одних
работах  больше  внимания  уделяется  физико-механическим  свойствам  почво-
грунтав,  в  других  —  тенлофизичесгаш  и  гидрофизическим  условиям,  в
третьих  —  комплексу  условий,  характеризующих  скорость  и  направление  про¬
цессов  почвообразования.
 Одиако  не  вызывает  сомнения  необходимость  рассмотрения  физических
условий  в  йоте  и  тес.но  связанных  с  ними  процессов  в  пршемном  слое
воздуха  с  точки  зрения  обеспечения  соответствующих  условий  для  биоло¬
гических  систем,  т.  е.  усло<вий  протекания  процессов  жизнедеятельности  в
высших  растениях  и  во  всем  комплексе  микроорганизмов.  Этот  последний
подход  обусловливает  тесное  смыкание  физики  почвы  с  биологическими  нау¬
ками,  в  частности,  с  рядом  вопросов  физиологии  растений  (особенно  свя¬
занных  с  водоснабжением,  питанием,  газообменом  и  др.  процессами  в  ра¬
стениях),  а  также  с  рядом  проблем  в  области  микробиологии,  в  частности
с  развитием  полезной  микрофлоры,  закономерностями  в  жизнедеятельности*
в  зависимости  от  водно  воздушных  и  термических,  а  во  многих  случаях  да
от  оптических  условий  в  почве.
 Эти  положения  чрезвычайно  важно  учитывать,  так  как  они  сказываются:*
не  только  на  задачах  и  методах  исследований,  но  и  на  их  целенаправ¬
ленности.  В  этом  случае  целью  всех  исследований  в  области  физики  почв^
является  отыскание  наиболее  эффективных  путей  и  приемов  оптимизацию
почвенных  условий  жизни  растений  и  полезных  микроорганизмов.  Сами  ис¬
следования  приобретают  при  этом  весьма  своеобразный  характер.  От  кон¬
статации  наличия  тех  или  иных  явлений  в  почве  неминуем  переход  к  изу¬
чению  многочисленных  процессов  обмена  энергией  и  веществом  в  сложной*
системе  почва—растение—приземная  атмосфера.  В  связи  с  этим  изменяются4
не  только  исходные  позиции,  лежащие  в  основе  исследований,  но  и  весь
набор  приборов  и  средств  исследования.  Исследователь  процессов  обмена»
в  системе  уже  не  может  довольствоваться  установлением,  скажем,  запасов*
почвенной  влаги,  а  будет  пытаться  понять,  насколько  различные  категории
почвенной  влаги  доступны  для  разных  видов  растений,  да  еще  в  рааные
периоды  онтогенеза.  Нельзя  уже  ограничиваться  исследованием  состава  поч-
 1*

iHMiHi’in  iuhwvn:!.  ь.ж  11  до  сих  nop  это  делают  исследователи  в  области
.1  ||».Щ|Н1  1и*чк.  .1  imipoOyemi  изучить  в  деталях  процессы  диффузии  газов
4i»|»et  пг)>ц|v,  количество  выделяющейся  углекислоты  в  единицу  времени
'■  гчшпщм  площади,  а  также  как  выделяющиеся  объемы  углекислоты  обес-
ш-чпниют  высокий  уровень  фотосинтеза.  В  такой  же  степени  нельзя  ограни-
чиилться  измерением  температурного  поля,  а  следует  разобраться  во  мно¬
гих  процессах  теплообмена,  в  том  числе  и  в  .расходе  тепла  на  транспира¬
цию.  Растения  в  этом  случае  выступают  в  качестве  организмов,  расходующих
не  только  огромное  количество  воды,  -но  и  солнечной  радиации.
 Приведенные  здесь  примеры  иллюстрируют  характер  задач,  стоящих
перед  исследователем  при  рассмотрении  процессов  в  сложной  природной
системе.
 Из  сказанного  следует,  что  при  таком  подходе  к  вопросу  нередко
имеются  основания  говорить  уже  не  только  о  физике,  а  и  о  биофизике  почв.
При  этом  на)ряду  с  традиционными  задачами  ю  области  физики  почв  и
микроклимата  экспериментатор  нередко  переходит  к  постановке  опытов,
целью  которых  является  выяснение  реакций  растений  и  микроорганизмов
на  ту  или  иную  структуру,  плотность,  водный,  воздушный  и  тепловой  ре¬
жимы.  В  этой  области  работы  по  физике  почв  наиболее  близки  к  исследо¬
ваниям  по  физиологии  растений  и  микробиологии,  хотя  и  редко  перекры¬
вают  друг  друга,  если  учитывать  многообразие  условий  внешней  среды,
которое  физиологам  не  всегда  еще  удается  охватить.
 Основные  главы,  или  части,  физики  почв  (физика  твердой  фазы,  гид¬
рофизика,  термэфизика  и  аэрофизика)  в  какой-то  мере  уже  стабилизирова¬
лись.  Однако  следует  учитывать  известную  условность  такого  деления,  так
как  многие  явления  или  даже  большинство  явлений  в  почве  в  природе
взаимосвязаны,  и  неминуемы  некоторые  повторения.  Нельзя,  .  например,  об¬
стоятельно  анализировать  влагоиеренос  в  почве  без  учета  *  многообразия
термических  условий,  точно  так  же  как  и  теплопроводность,  теплоемкость
и  другие  тепловые  ‘явления  в  почве  оказываются  функцией  гидрофизиче¬
ских  условий.
 Вместе  с  тем  указанные  главы  в  зависимости  от  назначения  книги,'  от
круга  предполагаемых  читателей  существенно  различаются  по  содержанию.
Значительные  различия  наблюдаются  и  в  форме,  математическом  аппарате,
применяемых  разными  авторами.

Глава  I
 ФИЗИКА  ТВЕРДОЙ  ФАЗЫ  ПОЧВЫ
 ОБРАЗОВАНИЕ  И  СОСТАВ  ТВЕРДОЙ  ФАЗЫ
 Основу  почвы  составляет  твердая  фаза  различной
степени  дисперсности.  Промежутки  между  почвенными  части¬
цами  (поры)  могут  быть  заняты  одним  воздухом,  когда  почва
абсолютно  сухая.  Однако  чаще  поры  между  твердыми  части¬
цами  заполнены  не  только  воздухом,  но  в  той  или  иной  сте¬
пени  водой.  Поэтому  почва,  как  правило,  состоит  из  трех  фаз:
твердой,  жидкой  и  газообразной.  Наряду  с  этим  в  почве  почти
всегда  содержатся  пары  воды,  или  парообразная  фаза,  находя¬
щаяся  в  состоянии  динамического  'равновесия  с  жидкой  фазой.
Решающую  роль  в  создании  плодородия  почвы  и  условий
жизни  населяющих  почву  живых  организмов  имеет  количест¬
венное  соотношение  этих  фаз.  Отсутствие  или  уменьшение  ниже
определенного  уровня  жидкой  или  газообразной  фаз  исклю¬
чает  возможность  использования  почвы  как  среды  для  обычных
биологических  процессов.  Одной  из  главных  задач  физики  почв
является  нахождение,  теоретическое  и  экспериментальное  обо¬
снование  соотношений  трех  фаз  в  тючве  для  оптимизации  био¬
логических  .процессов  в  ней.
 Горная  порода  (превращается  в  почву  в  результате  весьма
сложных  процессов,  объединенных  общим  названием  —  вывет¬
ривание.  Простейшим  является  физическое  выветривание.  В  ре¬
зультате  частых  и  периодических  изменений  температур  в  атмо¬
сфере  и  связанных  с  этим  изменений  температур  в  поверхност¬
ных  слоях  породы  в  последних  происходят  объемные  изменения.
В  то  же  время  в  более  глубоких  слоях  породы  темпера¬
туры  остаются  постоянными  или  изменяются  ничтожно  мало.
В  результате  в  приповерхностных  слоях  породы  возникают  не¬
равномерные  механические  напряжения,  ведущие  к  образова¬
нию  пульсации.  Чем  больше  амплитуда  колебаний  дневных  и
ночных,  зимних  и  летних  температур,  т.  е.  чем  континен-
тальнее  климат,  тем  быстрее  идет  процесс  образования  тре¬
щин  в  породе,  возникновение  ее  отдельных  обломков,  ча¬
стиц.
 Неоднородность  пород  способствует  этому  процессу,  так  как
каждый  из  компонентов  обладает  своим  температурным  коэф¬
фициентом  объемного  расширения.  Этот  процесс  усиливается
тем,  что  трещины  заполняются  водой  осадков  либо  талых  вод.
Молекулы  воды,  входя  во  взаимодействие  с  поверхностными  мо¬
лекулами  горных  пород,  играют  роль  своеобразных  клиньев,
 5

|i.к  iи  111>>t  >i  i  >и11.'I  i<  hi»i  11iniiroi  11><*1111111  м,  р.'ндшм.ы  п  удаляй  об'
.lOIMIvll  II  11.1  (  I  1111,11|  /1.[>  \  I  (И  Др\1.1.  Ill)  rilJIMier  IU4MO  разрушаю¬
щее  дгСпшис  uoti.i  промнлиеиея  11>(>и  (|);u(Mii.i\  ее  изменениях.
IIjmi  переходе  поды  н  лед  ее  u'm.ecw  рлгтнряегся  примерно  на
[)%  к  исходному.  При  *гом  лед  и  грещтпах  оклзмнает  колос¬
сальное  давление  на  стенки  облом«кчт  п  ныпышлет  образование
новых  разрывов  и  трещин  в  люроде.  Так,  под  ш>:*ден1етаием  фи-
зичеюких  факторов  начинается  первичное  измельчение  массив¬
ной  горной  породы.
 На  (процессы  физического  выветривания  накладываются
процессы  химического  выветривания.  Оюновиьш  агентом  хими¬
ческого  выветривания  является  вода,  в  которой  постоянно  со¬
держатся  в  растворенном  ввде  углекислота  и  кислород.  Под
воздействием  воды,  насыщенной  газами,  происходит  переход
одних  минералов  в  другие.  Очень  слабо  растворимые  «минералы
переходят  в  более  растворимые.
 Большие  изменения  в  образовавшихся  обломках  горных  по¬
род,  в  измельченных  их  частицах,  «или,  как  их  часто  называют,
в  рухляке,  происходят  при  поселении  в  них  живых  организмов.
При  этом  начинается  процесс  биологического  выветривания,
ведущий  к  дальнейшему  'разрушению  пород  продуктами  жизне¬
деятельности  живых  организмов,  образования  ко-мплексных  со¬
единений.  В  результате  жизнедеятельности  лишайников,  мхов,
грибов  создаются  условия  для  поселения  более  сложных  расти¬
тельных  организмов.  Порода  заселяется  микроорганизмами,  в
том  числе  полезной  микрофлорой.
 Почва,  таким  образом,  образуется  в  результате  коренных
изменений  и  комплексного  воздействия  ряда  факторов,  среди
которых  решающую  роль  играют  физические,  «химические  и  био¬
логические.  В  почве  наряду  с  первичными  минералами  —  об¬
ломками  исходных  пород  —  мы  находим  вторичные  минералы  —
результаты  выветривания  с  участием  воды  и  химических  аген¬
тов,  а  также  органо-минеральные  соединения  как  результат
взаимодействия  почвенных  минералов  с  продуктами  жизнедея¬
тельности  и  разложения  остатков  растений.
 Однако  октавы  различаются  между  собой  не  только  по  ми¬
нералогическому  и  химическому  составу,  но  и  по  размерам  ме¬
ханических  элементов.  Наряду  с  очень  грубыми  почвами,  со¬
стоящими  из  крупного  гравия  и  обломков  горных  пород,  широ¬
кое  распространение  имеют  песчаные  почвы,  значительно  более
сортированные,  хотя  также  состоящие  из  макрочастиц.  Однако
решающую  роль  в  хозяйственной  жизни  человека  играют  те
почвы,  которые  в  значительной  своей  части  состоят  из  высоко-
диопергированных  мельчайших  частиц  или,  по  крайней  мере,
значительная  часть  твердой  фазы  которых  представлена  части¬
цами  микроскопических  размеров.
 Очень  важно  отметить,  что  в  зависимости  от  дисперсности
меняется  минералогический  состав  дочв.
 6

В  почвенных  частицах  размером  крупнее  0,001  мм  преобла¬
дают  первичные  материалы,  образовавшиеся  при  высоких  тем¬
пературах  и  давлениях  в  глубоких  слоях  земли  из  расплавлен-
iioii  мапмы  по  той  или  иной  причине  излившейся  на  земную
поверхность.  Первичные  минералы  встречаются  во  всех  почво¬
образующих  дородах  и  почвах.  В  большинстве  почв  они  пре¬
обладают  над  вторичными  минералами.  Наибольшее  распрост¬
ранение  (до  85%  к  весу  земной  коры)  имеют  алюмосиликаты.
 Первичные  минералы  в  основном  состоят  из  .кремния  и  алю¬
миния.  К  этим  минералам  относятся  полевые  шпаты  (ортоклаз,
апортоклаз,  (плагиоклаз  и  др.).  В  процессе  выветривания  поле¬
вые  шпаты  нередко  превращаются  во  вторичные,  глинистые
минералы.
 К  первичным  относятся  также  слюды,  мусковит,  серицит,
флогопит.  Для  слюд  характерно  широкое  соотношение
S1O2:  R2O5  ,(от  1,5  до  3,5).  При  определенных  гидротермических
условиях  (например,  в  условиях  влажных  субтропиков)  слюды
также  претерпевают  изменения  и  переходят  во  вторичные
минералы.  В  то  же  время  среди  выссжодисперсных  фракций
почвы  широко  распространены  вторичные  минералы,  образую¬
щиеся  на  поверхности  земли  и  в  почве  в  результате  превраще¬
ний  первичных  минералов.  В  этом  превращении  решающую
роль  играют  климатические  условия  и  биохимические  фак¬
торы.
 Важнейшими  примаками  глинистых  минералов  являются  их
высокая  дисперсность,  кристаллохимическая  их  природа  и,  как
следствие  этого,  высокая  адсорбционная  способность  и  пластич¬
ность.
 Важным  свойствам  глинистых  минералов  является  их  спо¬
собность  к  набуханию  в  воде  и  в  полярных  жидкостях.  Осо¬
бенно  эти  свойства  проявляются  в  таких  минералах,  как  монт¬
мориллонит,  понтронит,  бейделлит,  галлузит.  При  набухании
происходит  расширение  кристаллической  решетки  в  направле¬
нии,  перпендикулярном  к  силикатным  слоям.
 Н.  И.  Горбунов  (приводит  следующие  данные  по  механиче¬
скому  составу  монтмориллонигговых  .глин  (табл.  1).
 Ив  данных  таблицы  видно,  что  в  глинах  монтмориллонито-
вой  группы  почти  полностью  отсутствуют  фракции  крупнее
0,25  мм,  сравнительно  мало—крупнее  0,01  мм,  но  зато  очень
много  частиц  илистой  фракции  и  коллоидных  размеров.  По¬
следние  очень  сильно  набухают  в  воде  и  играют  важную  роль
в  водном  режиме  почвы.
 Рассмотрим  подробнее  комплекс  явлений,  возникающих  при
дроблении,  диспергировании  обломка  горной  породы  до  крайне
малых  размеров.  Анализ  показывает,  что  общий  объем  породы
в  результате  дробления,  равно  как  и  ее  вес,  не  претерпевает
изменений.  Но  если  подсчитать  суммарную  поверхность  вновь
возникших  мелких  частиц,  то  она  окажется  несравненно  больше
 7

1  я  (i  л  н  ц  а  I
 Механический  состав  монтмориллонитопмх  ijihh
 Содержание  (%)  фракций  рлшмх  р.имероп  (м.и)
 Глина
 *
 о
 V
 0,25-0,1
 0,1-0,01
 0,01-0,005
 0,005—0,001
 <0,001
 о
 /
 S
 о
 V
 Аскангель,  Г  рузия
 0
 2,0
 8,2
 10,2
 15,8
 63,9
 44,0
 89,8
 Асканглина,  Грузия
 0
 11,0
 25,0
 9,4
 12,0
 42,6
 20,0
 64,0
 Гумбрин,  Грузия  .  .
Гнляби,  Азербайд¬
 2,0
 17,0
 32,0
 12,8
 11,9
 24,3
 15,0
 49,0
 жан
 0
 2,2
 5,2
 2,5
 5,9
 84,3
 50,0
 92,7
 Кил  Крымский  .  .  .
 0,13
 0,13
 14,5
 7,7
 27,7
 49,9
 25,0
 85,3
 поверхности  исходного  обломка.  Расчеты  такте  показывают»
что  суммарная  поверхность  частиц  увеличивается  пропорцио¬
нально  увеличению  дисперсности,  точнее,  она  увеличивается  во
столько  раз,  во  сколько  повышается  степень  дисперсности  ча¬
стиц.
 Важной  характеристикой  степени  дисперсности  частиц  слу¬
жит  удельная  поверхность,  под  которой  понимают  суммарную
поверхность  частиц  в  грамме  материала.  В  этом  случае  удель¬
ная  поверхность  имеет  размерность  см21г.
 С  1уделвной  поверхностью  почвы  связаны  наиболее  важные
ее  свойства:  физические,  химические,  физико-химические,  био¬
логические.  С  дисперсностью  почвы  связаны,  например,  способ¬
ность  почвы  абсорбировать  питательные  элементы,  сорбировать
газы,  пары  воды,  .удерживать  то  или  иное  количество  воды
в  свободном  состоянии.  С  удельной  поверхностью  связаны  и
комплексы  тепловых  и  воздушных  условий  в  почве.  В  связи
с  этим  важно  уметь  точно  определить  и  знать  удельные  по¬
верхности  почвы,  с  которыми  ведутся  те  нли  иные  исследо¬
вания.
 Важно  также  учитывать,  что  в  зависимости  от  строения
почвенных  минералов,  от  структуры  элементарных  частиц  речь
может  идти  о  внешней,  внутренней  и  о  суммарной  удельной
поверхности.  Если  мы  имеем  дело  с  хорошо  окатаиными  ча¬
стицами  нварща,  гранита  или  других  обломков  горных  пород,
то  речь  может  идти  только  о  внешней  удельной  поверхности.
В  тех  же  случаях,  когда  в  коллоидных  фракциях  глинистых
минералов  проявляется  еще  пластинчатое  строение  самой  ча¬
стицы,  наряду  с  внешней  надо  учитывать  и  внутреннюю  удель¬
ную  поверхность.  Следовательно,  при  выборе  того  или  иного
метода  определения  удельной  поверхности  следует  учиты¬
вать,  какую  именно  поверхность  можно  определять  с  его  по¬
мощью.
 8

МЕТОДЫ  ОПРЕДЕЛЕНИЯ  УДЕЛЬНОЙ  ПОВЕРХНОСТИ  ПОЧВ.
УДЕЛЬНАЯ  ПОВЕРХНОСТЬ  НЕКОТОРЫХ  ПОЧВ
 Самым  простым  методом  определения  удельной  поверхности
почв  и  почвообраэующих  пород  следует  считать  геометриче¬
ский.  Суть  его  состоит  в  том,  что,  зная  размеры  фракций,  из
которых  объект  состоит,  и  количественное  его  содержание  в
почве,  легко  определить  удельную  поверхность  дайной  фрак¬
ции,  а  также  общую  удельную  поверхность  всего  образца  по
сумме  удельной  поверхности  всех  фракций.
 Пример  геометрического  расчета  удельной  поверхности  по
данным  П.  В.  Вершинина  приведен  в  табл.  2.
 Таблица  2
 Удельная  поверхность  почвы,  полученная  по  геометрическим  расчетам
 (он?/г)
 Диаметр  частицы  (см)
 Средний
диаметр
частиц  (см)
 Число  частиц
в  1  г
 Процент  дан¬
ной  фракции
в  анализируе¬
мом  образце
 Удельная  по¬
верхность
фракции
(см*)
 1  •  10-1  —  2,5-  10-2
 6,25  •  10“2
 1,6-10*
 5,0
 1.8
 2,5-  10-®  —  5  •  Ю-з
 1,5-1  (И
 1,1  .  105
 10,0
 15,0
 5  •  10-3—1  •  10-з
 3,0  •  10“3
 1,4  .  107
 20,0
 1,5  -  103
 1  •  10-3  —  5  •  10-*
 7,5  •  10-*
 9  •  10»
 10,0
 3,1  •  103
 5-  10-‘—  1  •  10"*
 3,0  •  10-*
 1,4  .  10Ю
 15,0
 1,1  •  1C3
 1  •  10-*  —  5  •  10-а
 7,5-  10-5
 9  •  10“
 15,0
 4,6  •  103
 5-  10-5  —  1  •  10-5
 3,0  •  1<Н>
 1,4  •  1013
 10,0
 7,6  •  10*
 1  •  10-5  —  5  •  10-е
 5,0  •  10-е
 2,9  -  1015
 10,0
 4,4  10*
 1  •  10-е  —  5  .  jo-?
 5,0  -  10
 2,9  •  10»
 5,0
 2,2  ■  105
 Из  данных  таблицы  видно,  что  для  глинистой  почвы  удель¬
ная  поверхность  составляет  около  28  м2!г.  Вместе  с  тем  видно,
что  при  равном  процентном  содержании  первой  и  последней
фракций  их  удельные  поверхности  отличаются  друг  от  друга
более  чем  в  100  тыс.  раз.  Это  является  демонстрацией  значения
дисперсности  для  удельной  поверхности  материала.
 Несмотря  на  кажущуюся  простоту  геометрического  метода
определения  удельной  поверхности  почвы,  его  нельзя  признать
идеальным  вследствие  ряда  недостаточно  обоснованных  дейст¬
вий,  допущенных  авторами  метода.  Прежде  всего  в  каждой
фракции  выводится  средний,  а  не  средневзвешенный  диаметр  ча¬
стиц.  Во-вторых,  расчет  возможен  лри  допущении,  что  частицы
имеют  правильную  ша|равищную  или  кубическую  форму,  в  то
время  как  хорошо  известно,  что  они  имеют  различные  формы.
Наконец,  следует  учитывать,  что  содержание  фракции  опреде¬
ляется  на  основе  ряда  допущений.  В  связи  с  этим  дрименяются
другие  методы  определения  удельной  поверхности  почв.
 9

Определение  удельной  поверхности  почвы  по  кривым  сорб¬
ции  водяных  паров.  Метод  основан  на  построении  изотермы
сорбции  водяных  паров  почвой  (рис.  1).  Метод  описан
П.  В.  Вершининым,  который  совместно  с  В.  П.  Константиновой
разработал  для  этих  щелей  прибор.  Как  видно  из  приводимого
рисунка,  изотерма  адсорбции  водяного  пара  имеет  три  ясно
выделяющиеся  области:  I—область  мономол  екул  я  р  н  о  й  адсорб¬
ции;  II  —  область  полимолекулярной  адсорбции  и  III  —  об¬
ласть  капиллярной  конденса¬
ции.
 Автор  указывает  на  воз¬
можность  получения  кривой
сорбции  в  обычном  эксика¬
торе.  Однако  при  этом  сле¬
дует  получать  кривую  де¬
сорбции,  т.  е.  сушки.  Взве¬
шенный  образец  почвы  при
нулевой  влажности  поме¬
щается  в  эксикатор  с  раз¬
бавленной  серной  кислотой
при  упругости  водяных  па¬
ров,  близкой  к  насыщению
при  данной  температуре.
Здесь  его  выдерживают  до
равновесия  и  взвешивают.
Затем  серную  кислоту  в  эк¬
сикаторе  заменяют  более
концентрированной.  Образец
помещают  над  этой  кислотой
110  Pt  и  выдерживают  до  равно¬
весного  состояния,  что  уста¬
навливается  взвешиванием.
Наконец,  образец  выдержи¬
вают  над  еще  более  кон¬
центрированной  серной  кис¬
лотой,  затем  сушат  до  аб¬
солютно  сухого  состояния.  По  полученным  данным  строят
изотерму  адсорбции  и  по  первому  выпуклому  участку  кривой
адсорбции  определяют  удельную  поверхность  почвы.  Расчет
предусматривает  определение  общей  площади,  занимаемой  мо¬
лекулами  воды  в  данной  навеске.  Так,  если  при  равновесном  со¬
стоянии  почвы  над  концентрированной  серной  кислотой  содер¬
жится  9  мг  воды  на  1  г  почвы,  то  это  соответствует:
 9-10-3.6,06-1ой
	 	jg 	=  3,03-1020  молекул  воды.
 Рис.  1.  График  для  определения  а  и  Ъ
(в  —  отрезок,  отсекаемый  на  ординате,
Ь  —  тангенс  угла  а).
 /—1.0478  г.  2  —  0,4903  г,  3  —  0,6344  г,
4  —  0.3369  г,  5  —  0,1976  г.
 При  площади  одной  молекулы  воды  5,3  >10-16  смй  указанное
число  молекул  занимает: 	(3,03-1020)  X  (5,3  •  10~16  см2)  =
 10

=  1,6-105  см2,  т.  е.  удельная  поверхность  такой  почвы  равна
16  м2/г.
 В  та!бл.  3  приведены  данные  П.  В.  Вершинина  и  В.  П  Кон¬
стантиновой  по  сравнению  удельной  поверхности  'песков,  опре¬
деленных  геометрически  (Sr),  и  по  сорбции  паров  воды  (Se).
Авторы  считают,  что  полу-
 Та  блица  3
 Удельные  поверхности  песков,
полученных  разными  методами
 Сорбент
 си
 ет
 5?
 ь.
 «О
 I
 со5
 *г
 Кварцевый  песок:
 0,45—0,5  мм
 60,5
 90,1
 1,49
 0,25—0,1  мм
 131,4
 198,7
 1,51
 Таблица  4
 Адсорбция  паров  воды  и  углекислого
газа  разными  глинами
 (в  процентах  от  веса  глин)
 четные  данные  указывают  на
вполне  удовлетворительную
сходимость.  Ничего  другого  в
этом  случае  нельзя  было  ожи¬
дать,  так  как  объект  исследо¬
вания  не  обладает  внутренней
поверхностью.  В  этом  случае
все  методы  должны  давать  от¬
носительно  одинаковые  резуль¬
таты.
 Некоторые  авторы  предла¬
гают  определять  удельную  по¬
верхность  почв  и  пород  мето¬
дом  сорбции  паров.  Интересны
данные  Курона  по  сравнению
сорбции  паров  воды  и  углекис¬
лого  газа.  Как  показано  в
табл.  4,  наблюдается  известная
корреляция  между  количеством
сорбированной  воды  и  углекис¬
лого  газа.
 П.  В.  Вершинин  и  В.  П.  Кон¬
стантинова  (1935  г.),  опреде¬
ляя  удельную  поверхность  почв
методами  сорбции  паров  воды
и  сорбции  азота,  получили
сходные  результаты.
 Величину  удельной  поверх¬
ности  почв  и  почвообразующих
пород  можно  определить  по
почв.
 Над  этим  вопросом  почти  одновременно  работали  Б.  П.  Ни¬
кольский,  Е.  Н.  Гапон  и  другие  авторы.  Как  показал  Гапон,
если  при  изменении  pH  суспензии  на  единицу  обменная  спо¬
собность  почвы  изменяется  на  1  мг-экв  на  100  г  почвы,  то  по¬
верхность  1  г  адсорбента  равна  100  м2.  Автор  приводит  дан¬
ные  по  удельной  поверхности  многих  почв,  значительно  превос¬
ходящей  по  величине  удельную  поверхность  для  тех  же  почв,
полученную  по  сорбции  газов  и  водяных  паров.  Этот  метод  при¬
годен  далеко  не  для  всех  почв  и  минералов,  имеющих,  напри¬
мер,  ясно  выраженную  способность  к  внутреннему  поглощению
ионов.  Наряду  с  методами  измерения  удельной  поверхности  по
 Глина
 Пары
 воды
 с
 о
 Геберсдорф
 7,55
 7,37
 Гроссальмероде  ....
 3,44
 3,63
 Гроссальмероде  .  .  .  .
 1,63
 1,31
 Каолин
 1,30
 1,47
 Наумбург  1
 1,19
 1,25
 Бугуслау  2
 1,0
 1,0
 данным  обменной  способности
 И

сорбции  паров  и  газов  в  литературе  описаны  многочисленные
методы,  основанные  на  измерении  сопротивления  пористого
тела  течению  разреженного  газа.  Авторы  считают,  что  в  том
сл1учае,  когда  газ  достаточно  раврежен,  соударения  его  молекул
внутри  впюр  очень  редки  по  сравнению  со  столкновениями  моле¬
кул  газа  со  стенками  пор.  При  этом  необходимо,  чтобы  средняя
длина  пробега  молекул  rasa  между  двумя  соударениями  (X)
была  намного  больше  максимального  поперечника  пор.
 Б.  В.  Дерягин  предложил  для  этого  следующее  уравнение:
 0=_2i_-i/ZH. 	(1)
 13  V  Я  2о  У  MRT  Ах  * 	v 	'
 где  Q  —  число  молей  воздуха,  протекающих  через  I  см2  по¬
ристой  перегородки  толщиной  Ах  см  за  1  сек.  при  перепаде
давления  с  обеих  сторон.  Перегородки  Ар  дин/см?,  йо  —  удель¬
ная  поверхность  (в  см2  на  см3  пористого  тела),  п  —  пористость,
равная  отношению  объема  пор  к  общему  объему  тела,  М  —
средний  молекулярный  вес  воздуха,  равный  29,3  м]молей,  R  —
универсальная  газовая  постоянная  в  эрг/моль  •  град,  Т  —  тем¬
пература  опыта  в  абсолютных  градусах.
 Исходя  из  сказанного,  удельную  поверхность  можно  полу¬
чить  из  следующего  уравнения:
 Ц>  —
 На  основе  этого  уравнения  Б.  В.  Дерягин  и  его  сотрущшжи
разработали  специальный  прибор  для  определения  удельной  по¬
верхности  дисперсных  материалов.
 Несмотря  «а  значительные  достижения  в  разработке  мето¬
дов  определения  удельной  поверхности  почв  и  других  дисперс¬
ных  материалов,  поиски  новых  методов  продолжаются.  При¬
чем  основное  стремление  эксперимеитаторов  сводится  к  созда¬
нию  простых,  широкодоступных  методов  определения  этой
важной  характеристики  почвы.  К  таким  методам  относится  н
предложение  Кутилека.  Сущность  его  заключается  в  том,  что  об¬
разец  почвы  выдерживается  в  эксикаторе  до  равновесного  со¬
стояния  при  влажности  воздуха,  обеспечивающей  образование
мономолекулярното  слоя  молекул  вощы  вокруг  каждой  из  поч¬
венных  частиц.  Тогда  образец  извлекают  из  эксикатора,  высу¬
шивают  до  абсолютно  сухого  состояния,  определяют  количество
сорбированной  воды  и  вычисляют  общую  площадь  всех  моле¬
кул  воды.  При  пересчете  на  1  г  почвы  мы  получаем  удельную
поверхность  почвы.
 Техника  1метода  состоит  в  следующем.  Навеска  почвы
3—5  г,  высушенная  при  105°  С,  помещается  в  эксикатор  над
58%-ной  серной  кислотой  при  20°  С  или  «ад  насыщенным
 24
 13
 П2
 Ар
 QV  MRT  Ах  '
 (2)
 12

раствором  ацетата  калия,  что  создает  в  данных  условиях  от¬
носительную  упругость  пара  =  0,2.  Для  установления  этой  ве¬
личины  автор  выполнил  значительную  работу  по  снятию  изо¬
термы  оор*бц'ИИ  паров  воды  лочвой.  Эксикатор  эвакуируется  при
помощи  вакуумного  насоса  и  помещается  в  темноту.  Через  каж¬
дые  два  дня  pacmop  в  эксикаторе  сменяют;  образцы  при  этом
взвешивают.  Операцию  продолжаю!’  до  установления  равно¬
весия.
 Удельная  поверхность  (S)  определяется  по  уравнению:
 •S  =  3610 	(3)
 где  Vo—вес  бюкса,  —вес  почвы  с  бююсом  после  сушки
при  /=105°  С,  v2  —  вес  почвы  с  бюисюм  после  установившегося
равновесного  состояния.
 Сравнительно  простой,  достаточно  точный  метод  определе¬
ния  удельной  поверхности  по  адсорбции  этилевгликоля  может
быть  рекомендован  в  исследованиях  ic  почвенными  материа¬
лами  и  почвами.
 Навеску  в  1  г  почвы  помещают  в  эксикатор  с  фосфорным
ангидридом;  затем  производят  эвакуацию  эксикатора  до  давле¬
ния  0,1  мм  ртутного  столба.  Обраеец  сушат  до  постоянного
веса.  Затем  добавляют  1  см3  этиленгликоля  и  помещают  в  экси¬
катор  с  хлористым  кальцием.  Эксикатор  эвакуируют  до  давле¬
ния  0,1  мм  ртутного  столба  и  доводят  образец  до  постоянного
веса.  Зная,  что  квадратный  метр  мономолекулярного  слоя  этилен-
гликоля  имеет  вес  3,1  -10~4  г,  и  зная  вес  препарата,  оставшегося
на  образце,  'вычисляют  удельную  поверхность.
 Наконец,  упомянем  еще  один  доступный  метод  определения
удельной  поверхности  по  адсорбции  воздуха,  предложенный
А.  Л.  Клячко-Гурвичем.  Его  прибор  состоит  из  ртутного  мано¬
метра  со  шкалой,  длина  которого  'больше  80  см.  Одна  трубка
манометра  запаивается  под  вакуумом,  а  к  другой  присоеди¬
няется  на  шлифе  ампула  с  навеской  образца.  Трубка  между
шлифом  и  ампулой  заключена  в  вакуумную  рубашку,  которая
позволяет  поддерживать  постоянным  охлаждаемый  объем  при
погружении  ампулы  в  жидкий  азот.  От  трубки,  соединяющей
ампулу  с  манометрами,  сделан  отвод  с  трехходовым  краном.
Вторая  трубка  от  крана  сообщается  с  атмосферой,  а  к  третьей
присоединена  на  шлифе  ампула,  содержащая  несколько  грам¬
мов  активированного  угля.
 Для  определения  удельной  'поверхности  ампулу  с  навеской
испытуемого  образца  присоединяют  к  прибору.  Ампулу  с  углем
соединяют  с  манометром  и  погружают  в  жидкий  азот.  После
того  как  весь  воздух  из  прибора  адсорбируется  на  утле,  жид¬
кий  азот  убирают  и  начинается  десорбция  газов  в  объем.  Когда
давление  в  манометре  достигает  100—250  мм,  поворотом  крана
ампулу  с  углем  отключают  от  манометра  и  соединяют  с  атмо¬
 13

сферой.  Давление  газа  в  манометре  измеряют  по  шкале  с  точ¬
ностью  до  +0,5  мм  и  записывают.  Ампулу  с  образцом  погру¬
жают  в  жидкий  азот  и  через  несколько  минут  записывают  уста¬
новившееся  новое  давление.  По  изменению  давления  при  охлаж¬
дении  образца  можно  определить  величину  адсорбции.  Введем
следующие  обозначения:  ро—pi—'Показания  манометра  до  и
после  адсорбции.  Изменение  давления  при  охлаждении  пустой
ампулы  линейно  растет  с  увеличением  конечного  давления:
 Др0  =  ао  +  bn  pi 	(4)
 Если  в  амшулу  поместить  навеску  образца,  то  также  полу¬
чается  прямая  линия,  но  она  лежит  выше  и  наклон  ее  больше,
чем  пустой  ампулы:
 Др  =  а  +  bpi. 	(5)
 Чем  больше  поверхность  навески,  тем  больше  величина  а
и  Ь.  причем  величины  А  = 	; 	В  —  Ь  ~  *°  не  зави¬
 сят  от  поверхности.  Поверхность  образца  можно  определить  по
формуле:
 Ар  —Ар0
 ъ~т(А  +  Врху 	<«>)
 Для  нахождения  констант  А  и  В  нужно  измерить  адсорбцию
на  нескольких  образцах  с  известной  поверхностью  или  на  раз¬
ных  навесках  одного  образца  и  взять  средние  значения.  Когда
ионсганты  ао,  Ь0,  А,  В  определены,  достаточно  измерить  Ар  при
любом  конечном  давлении  р\,  чтобы  определить  поверхность.
Такой  эмпирический  метод  позволяет  быстро  измерять  удель¬
ную  поверхность  но  одной  точке.  Ошибка  при  этом  не  больше,
чем  в  методе  БЭТМ.  Для  определения  удельной  поверхности
по  низкотемпературной  адсорбции  азота  нужно  найти  постоян¬
ные  прибора.  Для  данного  прибора  Г.  JI.  Масленкова,  Г.  Н.  Ру¬
сакова  получили  Л  и  Б  с  помощью  5  навесок  бентонита  с  из¬
вестной  удельной  поверхностью  (30  м2/г).  Расчет  постоянных
А  и  В  приведен  в  табл.  5;  а  констант  а  и  Ь—в  рис.  !.
 Удельная  поверхность  исследуемых  образцов  была  опреде¬
лена  по  уравнению:
 Ар  —Ар0
т(А  —  Врх)'
 Др  =  3,7;  Л  =  23-10-6;  pi=l0;  B  =  1,2-1(H>;
 Л  +  Bpj  =  23-10-е  +  1,2-К)-*-10  =35-1(Н. 	(7)
 Приведем  размеры  удельной  поверхности  некоторых  почв  и
минералов,  полученных  разными  методами  (табл.  6).
 Из  приведенных  данных  видно,  в  каких  широких  пределах
изменяется  удельная  поверхность  почв  и  глинистых  минералов.
 (4

Таблица  5
 Таблица  для  расчета  постоянных  прибора  oq  =  0t5;  b0  —  0,32
 Минерал,  удельная
поверхность
30  м*1г
 о
 о
 о
 •о
 а-а0
 ь-ь0
 а—ап  =А
 ь—»0
 Л
 1
 с
 1
 •с>
 т
 т
 Навески  бенто¬
нита:
 1-я
 8
 0,8
 1,0478
 7,5
 0,48
 7,157
 0,45
 23,85  •  10*
 1,5  *  10“*
 2-я
 4,3
 0,515
 0,4908
 3,8
 0,1957
 7,750
 0,40
 25,83  •  106
 1,3-  10-*
 3-я
 4,3
 0,500
 0,5344
 3,8
 0,18
 7,11
 0,34
 23,7-  10в
 1,2-  10-»
 4-я
 2,95
 0,415
 0,3369
 2,45
 0.С957
 7,272
 0,28
 24,24  -  10»
 0,9‘*  10-*
 5-я
 1.6
 0,395
 0,1976
 1,1
 0.075
 5,56
 0,38
 18,53-10*4:
 1,2-1(И±
 Возможные  от¬
 клонения  .  .
 ±  о,  1
 ±0,1
 Таблица  6
 Удельная  поверхность  некоторых  почв  и  минералов  (в  м2/г)
 Эти  л  енгл  и  кол  евый  Мктод  (внешняя
поверхность  половина  внутренней)
 Метод  низкотем¬
пературной  ад¬
сорбции  азота
(внешняя  поверх¬
ность)
 к
 eg
 Л
 |ё
 ►*©
 Наименование  образца
 повторности
 1
 II
 Ш
 средняя
 Щ  £
 Бентонит,  Н-форма  ....
 520
 506
 521
 515
 43
 987
 Часовярская  глина  ....
 183
 193
 164
 180
 45
 315
 Глуховецкий  каолин  .  *  .
 45
 58
 43
 48
 8,8
 87
 IIросяновскнй  каолин  .  .  .
Чернозем  ростовский  .  *  .
 53
 55
 42
 50
 10
 90
 187
 2С4
 —
 195
 48
 342
 Чернозем  курский  ....
 192
 200
 —
 196
 9,8
 380
 Чернозем  целинный  ....
Каштановая  почва  тяжело-
 209
 216
 —
 212
 50
 370
 суглниистая  саратовская
Каштановая  супесчаная
 234
 226
 222
 227
 35
 415
 павлодарская
 Дерново-подзолистая  тяже¬
лосуглинистая  ленинград¬
 51
 75
 66
 64
 6
 122
 ская
 142
 97
 112
 117
 8,4
 224
 Во  всех  случаях  внутренняя  поверхность  во  мвого  раз  пре¬
вышает  (Внешнюю.  Даже  у  супесчаных  каштановых  почв  Пав¬
лодарской  области  внутренняя  поверхность  превышает  1!5л<2/г,
в  то  время  как  внешняя  составляет  всего  6  м2/г.
 ДИСПЕРСНОСТЬ  ПОЧВЫ  И  МЕТОДЫ  ЕЕ  ИЗУЧЕНИЯ
 Как  было  указано  выше,  в  результате  процессов  выветри¬
вания  и  почвообразования  некогда  массивная  горная  порода
приобретает  высокую  степень  измельчения,  превращается  в  дис¬
персную  систему.  Большинство  почвообразующих  пород  и  почв
 15.

отличаются  полидиюперсностью,  т.  е.  содержат  частицы,  резко
различающиеся  по  диаметру.  Наряду  с  частица/ми  макроразме-
ров  в  почве  нередко  содержатся  и  частицы  коллоидных  разме¬
ров  и  даже  .приближающиеся  сто  размерам  к  молекулам
(10-6  —10~7  см).
 В  физике  почв  существуют  различные  классификации  ме¬
ханических  элементов  почвы  по  размерам.  В  нашей  стране  в
разное  время  классификацию  механических  элементов  по  круп¬
ности  предлагали  В.  В.  Докучаев,  А.  А.  Фадеев,  В.  Р.  Вилья-мс,
 А. 	Н.  Сабанин,  Н.  А.  Каминский,  В.  В.  Охотин  и  другие.  Мы
здесь  приводим  классификацию  Н.  А.  Качганского,  которую  счи¬
таем  наиболее  рациональной.
 Диаметр  частиц
(мм)
 Камни 		>3
 Гравий 		3—1
 11есок.  крупный 	1—0,5
 средний 	0,5—0,25
 мелкий  .  .  0,25—0,05
 Диаметр  частиц
(мм)
 Пыль:  крупная.  .  0,05—0,01
средняя.  .  0,01—0,005
мелкая  . 	0,005—0,001
 ил  .... 	<Х),0Ш
 Наряду  с  этим  для  характеристики  размеров  частиц  при¬
няты  и  другие  обозначения.  Так,  частицы  меньше  1  мм  носят
название  мелкозема.  При  этом  частицы  от  1  до  0,01  мм  назы¬
вают  песком  с  диаметром  меньше  0,01  мм  —  физической  глиной,
а  с  диаметром  <  0,0002  мм  относятся  к  коллоидной  фракции.
 Важнейшей  характеристикой  почвы  является  ее  дисперс¬
ность,  т.  е.  ее  механический  или  гранулометрический  состав.
В  зависимости  от  количественного  состава  различных  по  разме¬
рам  фракций  меняется  не  только  минералогический  состав
почвы,  что  было  показано  выше,  но  и  ее  химические  и  физиче¬
ские  особенности.  Об  этом  говорят  многочисленные  данные  со¬
ветских  ,и  зарубежных  исследователей.
 Несомненный  интерес  имеют,  например,  данные  А  Д.  Во¬
ронина  о  том,  что  фракции  механических  элементов  или  пер¬
вичных  частиц  лугово-каштановых,  свегло-канстановых  и  солон¬
цовых  почв  весьма  существенно  различаются  по  химическому
и  минералогическому  составу.  Так,  содержание  S02  в  крупных
фракциях  больше,  а  в  мелких  меньше;  для  полуторных  окис¬
лов  и  MgO  имеет  место  обратная  закономерность:  их  больше
в  тонких  фракциях  и  меньше  в  крупных.  С  содержанием  тон¬
ких  фракций  связана  -поглотительная  способность  почв,  их  гид¬
рологические  характеристики  и  многие  другие  свойства.  По¬
этому  важно  иметь  точные  данные  о  количественном  содержа¬
нии  каждой  из  фракций  в  исследуемой  почве.  Количественное
содержание  каждой  ив  фракций  определяется  механическим
анализом  лочв.
 В  течение  -многих  десятилетий  исследователи  равных  стран
вели  /поиски  способов  (подготовки  почвы  к  механическому  ана¬
 16

лизу,  а  также  принципов  и  техники  его  проведения.  Смысл  опе¬
раций  «по  подготовке  образца  к  механическому  анализу  состоит
в  переводе  почвы  в  состояние  полною  разделения  частиц  и
устранения  возможности  их  быстрого  воссоединения  в  микроаг¬
регаты  в  (процессе  анализа.  При  (подготовке  образца  .к  механи¬
ческому  анализу  механические  элементы  должны  быть  освобож¬
дены  от  существовавших  связей  и  приведены  в  состояние  от¬
дельных  механических  элементов.  Однако  при  ©том  наряду  с
предельным  диспергированием  (разделением)  частиц  должно
быть  полностью  устранено  дополнительное  измельчение  самих
первичных  чаюшц,  т.  е.  их  'дробление.
 ’Все  меяподы  (подготовки  почвы  «к  механическому  анализу
с  достаточным  основанием  подразделяются  на  две  группы.
1)  без  химического  воздействия  на  почву  (физико-механические
методы);  2)  с  химическим  воздействием  на  шочву.  Как  вари¬
ант  второй  шуты  (методов  можно  рассматривать  случай,
когда  разделению  минеральных  частиц  с  помощью  (химических
агентов  предшествует  «удаление  из  иточвы  твердых  нестойких
элементов  —  (минеральных  солей,  карбонатов  и  др.  Чаще  других
в  настоящее  время  применяется  метод  подготовки  почвы  к  от-
мучиванию  на  фракции  химическими  воздействиями.
 Метод  подготовки  почвы  к  механическому  анализу,  сводя¬
щийся  к  растиранию  ее  в  переувлажненном  состоянии,  пред¬
ложен  еще  в  начале  века  Г.  Ф.  Нефедовым.  Однако  и  до  на¬
стоящего  времени  многие  экспериментаторы  предпочитают
этот  метод  всем  другим.
 Для  .почв  бескарбонатных  и  незаселенных  он  применялся,
например,  P.  X.  Айщинянюм  При  этом  10  г  воздушно-сухой
почвы  помещают  в  фарфоровую  ступку  и  растирают,  доливая
дистиллированную  воду  до  образования  однородной  густой
массы,  после  чего  ее  растирают  фарфоровым  пестиком  с  рези¬
новым  чехлом  в  течение  10  минут.  Тестообразную  массу  пере¬
носят  через  сито  0,25  мм  при  помощи  дистиллированной  воды
в  метровый  цилиндр  для  отмучивания.  Оставшиеся  на  сите
частицы  смывают  в  фарфоровую  чашку,  высушивают  и  разде¬
ляют  на  фракции,  вес  которых  записывают  в  журнал.  Дальше
анализ  по  отмучиванию  проводится  по  стандартному  ме¬
тоду.
 Другой  метод  подготовки  почвы  к  механическому  анализу
предложен  С.  В.  Астаповым.  Техника  его  следующая.
 Среднюю  пробу  (почвы  200—500  г  просеивают  через  сито
с  диаметром  отверстий  1  мм.  Просеивание  (продолжают  до  тех
пор,  пока  на  .сите  останется  только  скелет  почвы,  т.  е.  крупные
неразделяющиеся  частицы  песка,  *а  также  гравий  и  камни.  Для
полного  отделения  приставших  к  скелетной  части  почвы  мелких
частиц  оставшиеся  на  сите  крупные  элементы  почвы  переносят
в  фарфоровую  чашку,  валиваюгг  водой  и  кипятят  !  час  при  по¬
стоянном  помешивании.  Мутную  воду  сливают  в  чашку.  Эту
 17

операцию  повторяют  до  тех  пор,  шока  яри  кипячении  «вода  не
окажется  «прозрачной.  Сл'ит.ую  суспензию  высушивают,  расти¬
рают  (резиновым  шестиком  и  прибавляют  .к  почве,  прошедшей
через  сито  с  отверстиями  1  мм.  Скелетную  же  часть  после  вы¬
сушивания  рассеивают  :на  колонке  ю,ит  ш  взвешивают  по  фрак¬
циям  10,  5,  3  и  1  мм.  Так  получают  сведения  о  размерах  и
процентном  содержании  в  почве  частиц  крупнее  1  мм.
 Из  почвы,  прошедшей  через  сито  с  'отверстиями  1  мм,  т.  е.
из  мелкозема,  aiBrop  «предлагает  веять  1пробы  5—6  г  для  опре¬
деления  гигроскоп  иче  с  ко  й  воды.  Затем  из  wee  же  'берут  2  пробы
10—12  г,  из  которых  одна  предназначена  для  определения  со¬
держания  в  почве  неустойчивых,  растворимых  элементов,  а  дру¬
гая—  для  анализа.  Если  почва  содержит  карбонаты  кальция  и
магния,  что  устанавливается  в  отдельной  пробе,  то  каждую
пробу  помещают  в  фарфоровую  чашечку  диаметром  10  сж  и
обрабатывают  0,2  н.  раствором  соляной  [кислоты.  Количество
последней  зависит  от  содержания  в  почве  'карбонатов.  Затем  со¬
держимое  чашечки  нагревают  до  кипения  при  помешивании.
После  охлаждения  обработанную  соляной  кислотой  почву  про¬
пускают  через  плоггный  фильтр.  Оставшаяся  на  фильтре  почва
обрабатывается  0,05  н.  раствором  <НС1  до  исчезновения  реакции
на  Са.  После  этого  обе  навески  .отмывают  на  фильтре  ют  НС1
дистиллированной  водой  до  исчезновения  реакции  на  хлор.  За¬
тем  высушиванием  одного  образца  вместе  с  фильтром  до  абсо¬
лютно  сухого  состояния,  взвешиванием  и  последующим  вычи¬
танием  веса  фильтра  получают  вес  абсолютно  сухого  остатка
почвы.  Сравнив  его  с  абсолютно  сухим  весом  исходного  об¬
разца  мелкозема,  определяют  количество  растворимых  веществ
в  почве.
 Другая  навеска,  обработанная  соляной  хкислотой,  перено¬
сится  струей  воды  с  фильтра  в  фарфоровую  чашку  емкостью
300—400  см*.  Дальше  к  суспензии  прибавляют  0,1  ih.  раствора
едкого  натра  те  расчета  на  10  г  почвы:  для  глинистых  —  30  см3,
для  тяжелосуглинистых  —  20—25  cMs  \и  для  легкосуглинистых  —
10—15  см5.
 После  этого  содержимое  чашки  переливают  через  воронку
в  бутылки  для  взбалтывания  на  аппарате  ib  течение  24  часов
при  40  оборотах  в  минуту  или  кипятят  в  течение  3  час.
 После  окончания  взбалтывания  или  кипячения  содержимое
в  сосуде  переносят  через  сито  0,25  мм  в  литровый  цилиндр.
Содержимое  в  цилиндре  доливают  дистиллированной  водой  до
метки  1  л.
 Оста1вшиеся  на  сите  промытые  частицы  крупнее  0,25  мм  со¬
бирают  в  чашку,  взвешивают  на  аналитических  весах  и  вычис¬
ляют  в  .процентах  к  весу  абсолютно  сухой  пробы,  взятой  для
анализа.  Для  бескарбонатных  почв  С.  В.  Астапов  предлагал
обе  навески  на  воронках  с  плотными  фильтрами  обработать
0,05  н.  раствором  НС1.
 18

Дальнейшая  {подготовка  к  анализу  проводится,  скак  и  для
карбонатных  почв.
 Н.  А.  Качшгнюкий,  ‘методы  которого  получили  наиболее  широ¬
кое  распространение  'как  в  нашей  стране,  ггак  «и  еа  рубежом*
рекомендует  в  качестве  «наиболее  целесообразной  технологии
подготовку  образцов  почвы  ik  анализу  ib  следующем  виде:  на¬
веска  «берется  (в  зависимости  от  мех  а  ническюго  состава  почвы
(10  г  для  глин  и  суглинков;  15  —  для  супесей  'и  15—20  г  'для
песков).  Карбонатная  почва  обрабатывается  раствором  0,2  н.
НС1  до  прекращения  выделения  пузырьков  СО2;  бекжарбонат-
ная  почва,  а  также  карбонатная  почва  после  обработки  ее  про¬
мывается  на  фильтре  последовательно  0,05  н.  раствором  НО
до  исчезновения  реакции  на  Са  и  дистиллированной  водой  до
отсутствия  реакции  ,на  С1.  Обработанная  навеска  почвы  с
250  см3  дистиллированной  воды  кипятится  в  колбе  1  час,  при¬
чем  в  нее  добавляется  1  н.  раствор  NaOH  по  емкости  погло¬
щения  почвы.
 Легко  видеть,  что  между  подробно  описанной  'методикой
подготовки  почвенного  образца  к  анализу  по  С.  В.  Астапову  и
техникой  выполнения  этих  операций,  применяемой  Н.  А.  Ка-
чшюким,  различия  не  существенны.
 Наряду  с  этими  двумя  широко  рашространенными  в  лабо¬
раторной  практике  «методами  существуют  многочисленные  дру¬
гие.
 К  старым  методам  подготовки  почв  к  анализу  относится  ки¬
пячение  образца,  которое  Bice  реже  применяется  в  практике.
Этим  методом  пользовался  А.  Н  Сабанин.  Автор  брал  в  кони¬
ческой  колбе  на  1<25  см3  4  г  воздушно-сухой  почвы,  добавлял
 24 	слР  дистиллированной  воды  и  кипятил  с  обратным  холо¬
дильником  в  течение  часа.  После  охлаждения  содержимое
колбы  переносил  через  сито  0,25  мм  в  большую  фарфоровую
чашку  и  фракционировал  по  методу  двойного  отмучквания.
 Упомянем  еще  Международный  метод  В,  который  преду¬
сматривает  добавление  200  см3  дистиллированной  воды  к
 10—20  г  почвы,  .перемешивание  почвы  с  водой  и  оставление
на  сутки.  Затем  почву  с  водой  «кипятят  в  фарфоровой  чашке
в  течение  двух  часов,  после  чего  суспензию  оставляют  до  сле¬
дующего  дня.  Мутная  жидкость  после  отстаивания  переШсится
в  цилиндр  для  отмучивания,  а  кашеобразная  масса  остается
на  дне  чашки  и  растирается  в  течение  5  мин.  каучуковым  пе¬
стиком.  Образовавшаяся  суспензия  тоже  переносится  ©  цилиндр
при  помощи  нромывалки  с  дистиллированной  водой.  Эта  опе¬
рация  многократно  проводится  до  тех  пор,  пока  на  дне  оста¬
нется  чистый  песок.  Отмучивание  производится  после  добавле¬
ния  нескольких  капель  аммиака  »(до  слабого  запаха  взмучен¬
ной  суспензии).
 Некоторые  авторы  предлагают  пользоваться  для  дисперги¬
рования  взбалтыванием  образца  почвы  с  определенным  коли-
 19

чсством  воды  в  течение  1—24  час.  на  агшарате  длд  взбалты¬
вания.
 Следует  подчеркнуть,  что  названные  выше  (механические  ме¬
тоды  диспергирования  не  могут  быть  признаны  удовлетвори¬
тельными,  поскольку  ни  для  однюш  из  .них  -не  доказано  совер¬
шенное  диспергирование  микроагрегатов  и  перевод  их  в  состоя¬
ние  свободных  первичных  частиц.
 Между  тем  разработка  такой  методики  представляет  огром¬
ный  научный  и  метод  ико-1практичеюкий  интерес,  так  как  это
позволило  бы  освободиться  от  необходимости  воздействия  на
почву  химическими,  часто  сильно  действующими  на  товкодис-
персную  -чають  почвы  реагентами.  В  этой  «связи  заслуживает
серьезного  внимания  ультразвуковой  метод  «подготовки  почвы
к  механическому  анализу.
 Учитывая,  что  наиболее  важной  задачей  .ири  'подготовке
почвы  к  механическому  анализу  является  разрушение  связей
между  «первичными  частицами,  некоторые  авторы  (предложили
применять  для  этих  целей  сильные  и  равномерно  прилагаемые
механические  воздействия,  имеющие  место,  например,  дри  по¬
мещении  образца  в  поле  ультразвука.
 Издавна  известно,  что  ультразвук  является  .мощным  средст¬
вом  дисдаргации  материалов.  Подробное  описание  такого  рода
приемов  можно  найти,  например,  у  Клейтона.  Можно  также
сослаться  на  Р.  Вуд  и  А.  Лумле,  «которые  подчеркивают  диспер¬
гирующее  действие  ультразвука.  Первое  систематическое  изу¬
чение  метода  подготовки  почвенного  образца  к  механическому
анализу  с  помощью  ультразвука  осуществили  ib  нашей  стране
И.  Ф.  Голубев,  С.  А.  Монин,  Е.  П.  Островский.  Авторы  работали
с  ультразвуковой  установкой  на  однокиловаттных  генераторных
лампах.  Частота  колебания  -кварцевой  пластины  в  этих  опытах
была  4-105  гц,  ультразвуковая  мощность  6  вт1см2.
 К  сожалению,  они  сравнивали  метод  диспергирования  ульт¬
развуком  только  с  методом  кипячения  образца.  Из  полученных
авторами  данных  можно  заключить,  что  действие  ультразвука
сильнее,  че*м  кипячение.  Исключение  составляют  красноземы.
Однако  приведенные  в  работе  данные  были  получены  при  от¬
ношении  воды  к  почве  6:1.  При  разбавлении  до  отношения
20:1  и  для  красноземов  ультразвук  дает  достаточно  сильное
диспергирование.
 В  дальнейшем  это  направление  исследований  продолжили
JI-  Н.  Степанов  и  В.  Е.  Владимиров.  Авторы  «предприняли  по¬
пытку  получить  совмещенный  метод  определения  механического
и  микроагрегатного  состава  почв.  Они  работали  на  установке,
собранной  в  Агрофизическом  институте  Ф.  К.  Абкиным,  в  кото¬
рой  в  качестве  преобразователя  электромагнитных  колебаний
в  ультразвуковые  применена  кварцевая  иластина.  Резонансная
частота  равнялась  550  кгц,  температура  в  опыте  поддержива¬
лась  постоянной,  интенсивность  ультразвука  была  3,6  вт/см2.
 20

Авторы  «предлагают  вести  обработку  «почвы  ультразвуком  в
стеклянном  сосуде  с  дном  сферической  формы.
 Данные  авторов  /по  сравнению  различных  методов  лодго-
товки  лючвы  к  (механическому  анализу  (приведены  в  табл.  7.
Они  позволяют  считать,  что  ультразвуковой  метод  для  данной
почвы  дает  примерно  je  же  результаты,  что  и  метод  Н.  А.  Ка-
чинского.  Вместе  с  тем  он  дает  некоторый  ‘вьпьгрыш  (во  времени
и  экономию  материалов.  Ультразвуковые  установки  могут
стать  доступны-ми  в  самое  ближайшее  время.  Работы  над  (со¬
вершенствованием  'метода  продолжаются.  Имеются  основания
ожидать  появления  сравнительно  ‘маломощных  ультразвуковых
установок,  пользование  которыми  не  «потребует  высокой  квали¬
фикации.  В  качестве  примера  укажем  на  установку  ультразву¬
кового  типа  УЗУ  1-0,25-0,НР0039444  конструкции  Центрального
конструкторского  бюро  по  ультразвуковым  и  высокочастотным
установкам  (ЦКБТВЧ)  Госкомитета  по  электротехнике  при
Госплане  СССР,  выпуска  1964  г.  Названная  установка  состоит
из  генератора  ультразвуковых  колебаний  и  ванны  с  четырьмя
магпитнострикционными  излучателями.
 Таблица  7
 Влияние  различных  методов  подготовки  проб  почвы
на  результаты  механического  анализа
(почва  дерново-подзолистая  тяжелосуглнннстая:
фракции  в  процентах  к  весу  образца)
 Содержание  фракций  (мм)
 Методы  подготовки
проб
 Я
 f
 о
 о
 1
 я
 о
 0
 1
 о
 §
 о
 !
 тН
 О
 О
 0,005-0,001
 <0,001
 Сумма
 <0,01
 Воздействие  ультра¬
звуком  в  течение
60  мин
 3,80
 18,20
 29,70
 11,30
 24,40
 12,60
 47,30
 По  Н.  А.  Качинскому
 3,40
 18,60
 30,05
 11,35
 23,80
 12,80
 47,95
 Напряжение  питающей  сети  ~220  v;  частота  50  гц;  мощ¬
ность  выходная  номинальная  0,25  квт\  частота  ультразвуковых
колебаний  18,2  кгц\  диспергирование  почвы  производилось  с
акустической  мощностью  1,8—2,0  вт!см2.
 Установка  предназначена  для  непрерывной  работы  в  поме¬
щении  при  t  окружающего  воздуха  от  +10  до  +35°  С  и  при  от¬
носительной  влажности  воздуха  не  выше  80%.  В  помещении
не  должно  быть  паров  кислот,  щелочей,  а  также  токопроводя¬
щей  пыли.  Она  является  установкой  настольного  типа.  На  пе¬
редней  панели  генератора  находится  тумблер  включения  и  вы¬
ключения.  На  задней  крышке  кожуха  генератора  имеется  от¬
верстие  для  подстройки  частоты.
 21

Техника  подготовки  образца  на  установке
УЗУ1  —  0,25  —  0*.  Для  анализа  берут  в  стеклянные  бюксы
ашвески  по  4—5  г  для  почв  тяжелого  и  среднего  «механического
состава  и  по  6  г  для  лепиосугл'инистых,  супесчаных  и  песчаных
почв  из  образцов,  растертых  резиновым  пестиком  м  просеяиных
черев  сито  1  мм.  Затем  навески  заливают  дистиллированной
водой  до  полного  увлажнения  я  оставляют  на  сутки.  Затем
набухшую  почву  переносят  в  стеклянные  стаканчики  объемом
150  см3  (внешний  диаметр  стаканчиков  около  52  мм)  с  плоским
дном  и  доливают  водой  до  метки.
 Для  снижения  заггухания  ультразвуковых  волн  лри  прохож¬
дении  их  через  дно  стакана  и  суспензию  толщина  последних
в  сумме  должна  соответствовать  кратному  числу  полуволн.
 Сушензию  тщательно  перемешивают  и  стаканчики  перено¬
сят  «а  ультразвуковые  излучатели  в  ванне,  в  которую  предва¬
рительно  налита  вода  для  передачи  колебаний.  Включают  гене¬
ратор  и  начинают  озвучивание  образцов.
 Диспергированные  ультразвуковыми  колебаниями  образцы
переносят  в  литровые  цилиндры  и  ведут  анализ  по  методу  .пи¬
петки.  В  каждый  'цилиндр  лрги  этом  переносят  суспензию  из
двух  стаканчиков.
 Как  показали  опыты,  диспергирование  образцов  почв  тя¬
желого  механического  состава  требует  больше  времени,  чем
почв  легкого  состава.  Это  можно  видеть  из  данных  табл.  8.
 Некоторые  авторы  предлагают  диспергирование  вести  с  по¬
мощью,  например,  оксалата  натрия  (NaaCgO*),  пирофосфата
натрия  (Na4P207)  и  некоторых  других.
 Приведем  здесь  метод  С.  Н.  Рыжова  (1935)  —применение
щавелевокислого  натрия  для  подготовки  карбонатных  почв  к
механическому  анализу.  Автор  остановился  на  применении  окса¬
лата  натрия,  исходя  из  того,  что  процесс  насыщения  почвы
ионом  натрия  из  других  солей  носит  затяжной  характер.  В  то
же  время  ИагСгО^  вступая  в  реакцию  с  поглощенным  Са,
дает  нерастворимый  осадок  СаСгО^  и  реакция  идет  до  конца
в  сторону  образования  нерастворимого  осадка.
 Для  карбонатной  почвы,  иапример  сероземов,  схема  взаимо¬
действия  солей  почвы  с  АМагСгО*  имеет  следующий  вид:
 почва  —  Са  +  NaaCs04-»no4Ba  —  Na  +  CaC03
CaC03  -|-  NaaCj04-»CaCj04  -f-  NagCOj
почва  —  Са  +-  Na2C03-»-no4Ba  —  Na  +  CaC03
 Для  ггого  чтобы  насыщение  почвы  ионом  натрия  шло  до
конца,  следует  ввести  натрий  в  количестве,  эквивалентном  двой¬
ной  еммбсти  взятой  почвы.
 * 	Техника  рекомендована  старшими  инженерами  Ф.  К  Абкциым  и
А.  М.  Васильевым.
 22

Таблица  8
 Механический  состав  почв  при  различных  способах
подготовки  образцов  к  анализу
 (в  процентах  к  весу  сухой  почвы)
 Метод  анализа
 С  ci-
 Фракции  (мм)
 &
 8
 о
 I
 ^фракций
 >0,01,
 <0,01
 Дерново-подзолистая  легкосуглинистая  почва  (для  слоя  0—  15  см)
 20,78
 По  Качинскому  .
Озвучивание.
 30  мин.  .  .  .
40  мин.  .  .  .
50  мин.  .  .  .
 1,14
 1,00
 19,24
 35,68
 23,30
 5,46
 8,27
 7,05
 78,22


 17,18
 35,40
 24,61
 7,60
 9,64
 4,57
 78,19

 —
 17,09
 38,48
 23,91
 6,62
 8,36
 5,54
 79,48

 —
 15,60
 39,57
 22,58
 6,22
 10,17
 5,86
 77,75
 21,81
 20,52
 22,25
 Дерново-подзолистая  суглинистая  почва  (для  слоя  0
 По  Качинскому  .
 Озвучивание:
 60  мин.  .  .  .
 70  мин..  .  .
 90  мин.  .  .  .
 120  мин.  .  .
 Среднее.  .  .
 -  25  см)
 1,44
 1,45
 13,94
 14,14
 37,94
 9,25
 12,17
 11,11
 66,02


 11,52
 17,41
 37,44
 11,49
 14,11
 8,03
 66,37
 —
 —
 12,12
 16,89
 37,84
 8,89
 15,30
 8,96
 66,85
 —
 .—
 11,87
 15,59
 38,58
 9,49
 15,48
 8,99
 66,04
 —
 —
 11,48
 15,76
 37,92
 9,02
 14,99
 10,83
 65,16
 —
 —
 12,18
 16,55
 36,57
 9,19
 14,24
 11,27
 65,30
 32,53
 33,63
 33,15
 33,96
 34,84
 34,70
 Ход  подготовки  образца  к  анализу.  Берут  среднюю  пробу
весом  200—500  г  и  осторожно  растирают  в  фарфоровой  ступке
резиновым  или  деревянным  (с  резиновым  наконечником)  ие-
сздком  и  просеивают  через  кзито  1  мм.  Оставшуюся  на  сите
часть  скелета  кипячением  освобождают  от  приставшего  к  круп¬
ным  частицам  ила;  грубую  часть  скелета  взвешивают  на  ана¬
литических  весах,  а  весь  мелкозем  .прибавляют  к  той  части
почвы,  которая  прошла  через  сито  1  мм.  Из  почвы,  просеянной
через  сито  с  отверстиями  1  мм,  (берут  среднюю  пробу—100—
150  г  аючязы,  из  которой  на  аналитических  .весах  'берут  2  на¬
вески:  20  г  для  механического  анализа  и  2—4  г  для  определения
гигроскопической  влажности.
 Навеску  в  20  г  переносят  в  чашку,  приливают  некоторое  ко-
личестао  ©оды,  раствора  щавелевокислого  натрия  и  доливают
столько  воды,  чтобы  общий  объем  -прилитого  расгаора  и  воды
составлял  20  мл.  Почову  тщательно  леремепшвают,  переносят
в  коническую  колбу  с  (водой  и  шодвергают  часовому  кипячению.
После  охлаждения  содержимое  колбы  -сливают  ©  метровый  ци¬
линдр  для  штетираван-ия.  Расчет  потребного  количества  щаве¬
левокислого  натрня  (производится  то  указанному  выше  прин¬
ципу.
 23

Дальнейший  анализ  по  отмучкванию  производится  одним  из
применяемых  для  этих  (целей  методов.
 Пирофосфатный  метод  подготовки  почвы  к  механическому
анализу.  Из  воздушно-сухого  образца  мелкозема  берут  2  на¬
вески  по  10—12  г.  Одна  из  навесок  используется  для  опреде¬
ления  гигроскопической  влажиосги,  а  вторая  —  для  подготовки
к  механическому  анализу.  В  дальнейшем  расчеты  фракций  ве¬
дутся  к  абсолютно  сухой  (почве.
 Расчет  количества  пирофосфата  натрия  для  обработки  почвы
зависит  от  природы  иючвы.  С.  И.  Долгов  рекомендует  для  поста
некарбонатных,  незаселенных,  нетигосованных  брать  5  ел*3  на
10  г  почвы;  для  почв,  тяжелых  то  механическому  составу  и  кар¬
бонатных,  10  см3',  для  юлабозасоленных  и  загипсованных  10  см3
четырехпроцентного  Na4P207.
 Таблица  9
 Выходы  физической  глины  и  ила  в  зависимости
от  методов  подготовки  почвы  к  анализу
(в  процентах)
 Метод  подготовкп
 Почвы  некар¬
бонатные
12  образцов
 Почвы  карбо¬
натные
6  образцов
 <0,01  мм
 <0,001  мм
 *
 В
 о
 V
 <0,001  мм
 Кислотно-щелочной  .  .
 100
 103
 81
 99
 Растирание  с  водой  .  .
 103
 99
 100
 72
 О  кса  латный
 101
 102
 102
 105
 Пирофосфатный  ....
 100*
 100
 100
 100
 Гексаметафосфатный  .
 95
 79
 95
 75
 *  За  100%  взят  выход  фракций  при*  пирофос-
фатном  методе.
 Навеску  почвы  в  фарфоровой  чашке  по  каплям  смачивают
пирофосфатом  натрия  до  тестообразного  состояния  и  осторожно
растирают.  Затем  добавляют  остаток  реактива,  воду  и  пести¬
ком  размешивают  содержимое  чашки.  Образовавшуюся  суспен¬
зию  выливают  черев  сито  0,25  мм  в  литровый  цилиндр,  в  ко¬
тором  будет  производиться  отмучивавие.  При  анализе  ‘из  веса
фракций  <0,001  мм  вычитается  вес  пептизатора  (при  внесении
20  мл  4%-наго  раствора  пирофосфата  натрия  и  при  объеме
пипетки  215  смъ  она  равна  0,02  г).
 Взаимодействие  пирофосфата  напри  я  с  почвой  идет  по  сле¬
дующей  схеме:
 Са  почва  +  Na4P207  Na-почва  +  Са2Р207  (нерастворимый  осадок).
 24

Трудно  ожидать  полного  совладения  выхода  тонкодишерс-
ных  фракций  при  применении  различных  методов  подготовки
почвы  к  анализу.  Представляют  интерес  данные  С.  И.  Долгова
по  сравнительному  выходу  илистых  фракций  и  физической
глины  (табл.  9).
 Из  приведенных  данных  видно,  что  для  иекарбонатных  почв
первые  4  метода  дают  прапегически  одинаковые  результаты,
в  то  время  как  для  карбонатных  почв  удовлетворительные  ре¬
зультаты  получены  лишь  для  оксалатного  и  пирофосфатного
методов,  причем  первый  из  них  (оисалатный),  как  дающий  бо¬
лее  совершенное  разделение  на  элементарные  частицы,  должен
пользоваться  предпочтением.  По  заключению  С.  И.  Долгова,
пирофосфатный  (метод  даегг  более  (устойчивую  суспензию  для
засоленных  почвенных  образцов.  На  этом  основании  он  пред¬
лагает  именно  пирофосфатный  метод  считать  универсаль¬
ным.
 РАЗДЕЛЕНИЕ  ПОЧВЕННОГО  ОБРАЗЦА  НА  ФРАКЦИИ
ПО  РАЗМЕРАМ  ЭЛЕМЕНТАРНЫХ  ЧАСТИЦ  —
 МЕХАНИЧЕСКИЙ  АНАЛИЗ  ПОЧВЫ
 Наиболее  сложной  в  методическом  отношении  и  трудной  тех¬
нически  является  задача  по  установлению  количественного  со¬
держания  каждой  из  фракций  в  исследуемой  почве.  Для  этих
целей  предложены  разные  принципы  и  подходы.  Мы  здесь  рас¬
смотрим  лишь  наиболее  распространенные.
 Самым  (простым  методом  механического  анализа  почв  сле¬
дует  считать  сиговой  анализ.  Разумеется,  он  применим  в  ос¬
новном  для  грубых  песчаных  почв.  Различают  сухой  я  мокрый
методы  ситового  анализа.  Первый  применяют  для  песчаных  не¬
связанных  почв.  Для  этих  целей  применяют  колонку  сит  с  от¬
верстиями  0,25;  0,5;  1;  3;  5;  7  и  10  мм.  Оставшуюся  на  каждом
сите  часть  почвы  собирают,  взвешивают  л  пересчитывают  в  про¬
центах  к  общему  весу  образца.  При  мокром  анализе  грубо-
диопероную  часть  почвы  заливают  водой  и  кипятят  в  течение
1  часа,  переносят  ее  на  сита,  промывают  до  просветления  про¬
мывных  вод,  высушивают,  разделяют  на  фракции  ситовым  ме¬
тодом  и  вычисляют  процентное  их  содержание.
 Разделение  образца  на  фракции  проводят  также  тошм  воды,
используя  для  этого  прибор  и  метод  Шене  (рис.  2).  Но  в  на¬
стоящее  время  он  применяется  весьма  редко.
 Метод  двойного  отмучивания  по  А.  Н.  Сабаиину.  Относится
к  методам  отмучивания  по  скорости  падения  частиц  в  стоячей
воде.  При  этом  исходят  из  принципа  пропорциональности  скоро¬
сти  оседания  частиц  их  диаметру,  используя  установленные
Стоксом  закономерности.
 25

Согласно  закону  Стокса  тело,  падающее  в  вязкой  среде,  ис¬
пытывает  ее  сопротивление.  Силу  сопротивления  среды  F  можно
определить  из  уравнения:
 F  =  6  nrfv,
 где:  т)—коэффициент  вязкости  среды,  г  —  радиус  тела,  v  —
скорость  оседания.
 Если  падает  шаровидное  тело  под  влиянием  собственного
веса,  а  скорость  его  падения  достигла  постоянства,  то  будет
 справедливо  следующее  выра¬
жение:
 бгст/ч/  -  -у  nr3  (d  —  d„)  g  см/сек,
 где  d  —  удельный  вес  па¬
дающего  тела,  do  —  удельный
вес  жидкости,  g  —  ускорение
силы  тяжести.
 Из  предыдущего  уравнения
можно  видеть,  что
 2л*
 9т)
 • 	(d  —  df)  g  см/сек.
 Учитывая,  что  в  данном
опыте  все  множители  этого
уравнения  постоянны,  кроме
радиуса  падающего  шара,  лег¬
ко  обнаружить,  что  скорость
падения  частиц  в  воде  пропор¬
циональна  квадрату  их  ра¬
диуса.  Необходимо,  однако,
учитывать,  что  вязкость  воды
(т|)  остается  постоянной  лишь
при  данной  температуре.  По¬
этому  анализ  следует  вести
при  постоянной  температуре
либо  вносить  поправку  на  ве¬
личину  коэффициента  вязкости  воды,  соответствующую  темпе¬
ратуре  воды  при  производстве  работ.
 Из  предыдущего  уравнения  можно  вычислить  величину  ра¬
диуса  (г)  частиц:
 Рис.  2.  Прибор  Шене  для  анализа
механического  состава  почвы.
 I  —  сосуд  для  воды,  2  —  коническая  во¬
ронка,  3  —  пьезометр,  4  —  стакан'  для
сбора  отмучиваемых  фракций.
 -=v
 9t/Y)
 2(rf  —  do)g
 Необходимо,  однако,  учитывать,  что  теория  и  уравнения
Стокса  основаны  на  -ряде  допущений.  Во  всех  приведенных  урав¬
нениях  рассматривается  шаровидное  тело.  Известно,  что  поч¬
 26

венные  частицы  имеют  самые  разнообразные  формы  —  от  пла¬
стинчатой  до  шаровидной.  Поэтому  разные  авторы  предлагают
вносить  поправку  в  последнее  уравнение:  вместо  коэффициента
 ставить  0,15—0,2.  Практически  же  этой  поправкой  не  поль¬
зуются.
 Механические  элементы  должны  быть  настолько  вел-ики,  что¬
бы  не  участвовать  в  броуновском  движении.  В  противном  слу¬
чае  путь  их  падения  не  будет  {прямолинейным.  Для  преобладаю¬
щей  части  почвенного  образца  это  требование  соблюдается.
 Установка  для  ана¬
лиза  по  Сабанину  состоит
из  двух  цилиндров  (боль¬
шого  и  малого),  сифона,
двух  фарфоровых  чашек,
мешалки  и  приемника.
Монтаж  малого  цилиндра
и  сифона  на  штативе  по¬
казан  на  рис.  3.
 Для  анализа  берут
точную  навеску  мелко¬
зема  в  4  г,  помещают  ее
в  колбу,  заливают  25  см3
воды  и  кипятят  1  час.
 Рис.  3.  Установка  для  анализа  механического  состава
почвы  (по  Сабанину).
 t  —  малый  стакан,  2  —  большой  стакан,  3  —  штатив,  4  —  сифон,
 5  —  малая  чашка,  6  —  большая  чашка,  7  —  мешалка,  8  —  песочные
часы,  9  —  сосуд  для  сливания,  №  —  колба  для  кипячения  суспен¬
зии,  //  —  сито.
 Охлажденную  суспензию  переносят  через  сито  0,25  мм  в  боль¬
шую  фарфоровую  чашку.  Оставшуюся  на  сите  часть  почвы  от
0,25  до  0,1  мм  смывают  промывалкой  в  малую  фарфоровую
чашку,  а  из  чашки  —  в  сушильный  стаканчик.  Содержимое  ста¬
канчика  высушивают  до  абсолютно  сухого  веса  и  точно  взвеши¬
вают.
 Суспензию  в  большой  фарфоровой  чашке  тщательно  расти¬
рают  пальцем.  Через  30  сек.  суспензию  смывают  в  малую  чаш¬
ку,  а  через  60  сек.  —  из  малой  чашки  в  малый  стакан.  В  боль¬
шую  чашку  доливают  воду.  Отмучивание  в  чашках  повторяется
до  полного  просветления  жидкости.  Содержимое  двух  чашек  со¬
бирают  в  одну  чашку.  После  наполнения  малого  стакана  сус¬
пензией  начинают  отмучивание.  Стакан  ставят  на  полку  шта-
 27

'i  ива  и  опускают  в  него  сифон  до  отметки  2  см.  Жидкость  з
стакане  взмучивают  мешалкой.  Через  100  сек.  с  «помощью  си-
фона  из  четырехсантиметрового  столба  суспензии  сливают  верх-
ние  2  см  жидкости  в  стеклянную  банку.  При  этом,  как  показы¬
вает  растет,  сливаются  частицы  <0>01  мм  (физическая  глина).
 После  каждого  сливания  содержимое  малого  стакана  по¬
полняют  суспензией  из  малой  чашки,  а  по  окончании  отмучив  а  -
ния  —  водой  из  промьпвалжи.  Сливание  из  малою  стакана  повто¬
ряют  до  тех  пор,  пока  слой  жидкости  в  2  через  100  сек.  по¬
сле  взмучивания  не  окажется  чистым,  осветленным.  После  этого
содержимое  из  чашки  и  малого  стакана  переносят  в  большой
стакан,  где  еще  раз  «проверяют  полноту  выделения  частив.
 < 	0,01  мм.
 Для  проверки  полноты  выделения  частиц  <  0,01  мм  стакан
доливают  водой  до  12  см,  жидкость  измучивают  и  оставляют
на  300  сек.,  после  чего  сливаю?  слой  жидкости  от  12  до  6  см.
Если  этот  слой  жидкости  по  прошествии  300  сек.  становится
прозрачным,  то  частицы  <10,01  мм  полностью  отделены;  в  про¬
тивном  случае  сливания  продолжают  до  полноты  просветления
жидкости.
 После  отделения  частиц  <  0,01  мм  производят  отмучивание
частиц  от  0,01  до  0,005  мм.  Большой  стакан  долигвают  водой  до
12  см,  суспензию  взмучивают  и  через  30  сек.  с  помощью  си-
фша  сливают  слой  жидкости  от  12  до  6  см.  Доливание  водой,
взмучивание,  остывание  и  сливание  сифона  продолжается  до
тех  пор,  пока  не  станет  прозрачным  слой  жидкости  от  12  до
6  см.  При  этом  на  дне  стакана  остаются  частицы  от  0,25  до
0,05  мм.  Итак,  в  методе  Са'банина  определяются  следующие
фракции  первичных  частиц:  отмучивание  от  0,01  до  0,05  мм  и
от  0,05  до  0,25  мм.  На  сите  остаются  частицы  от  0,25  до  1  мм.
Вычитая  сумму  веса  этих  фракций  из  веса  взятой  навески  поч¬
вы,  мы  получаем  величину  фракции  частиц  <0,01  мм.
 Механический  анализ  почвы  методом  пипетирования.  Сущ¬
ность  метода  состоит  во  взятии  из  цилиндра  с  перемешанной
суспензией  с  определенной  глубины  через  заранее  рассчитанное
время  с  помощью  пипетки  определенного  объема  суспензии,  за¬
тем  в  определении  в  ней  содержания  твердых  частиц  и  пере¬
счете  на  весь  образец  почвы.
 Для  анализа  берут  среднюю  пробу  почвы  —  от  10  до  30  г.
Чем  легче  по  механическому  составу  почва,  тем  большую  пробу
нужно  из  нее  брать.  Подготовка  образца  к  анализу  произво¬
дится  одним  из  описанных  выше  способов.
 Схема  установки  Качинского  для  механического  анализа  ме¬
тодом  пипетки  приведена  на  рис.  4.
 Подготовленную  к  анализу  суспензию  пропускают  через  сито
0,25  мм.  Сито  пристраивают  к  воронке,  поставленной  к  литро¬
вому  цилиндру  для  механического  анализа.  Почву  на  сите  про¬
мывают,  при  этом  легко  растирая  пальцем.  Оставшиеся  на  сите
 28

частицы  почвы  от  0,25  до  1  мм  переносят  в  стаканчик,  высуши¬
вают  до  абсолютно  сухого  состояния  и  точно  взвешивают.
 Затем  цилиндр  заполняют  дистиллированной  водой  до  мет¬
ки  I  л  и  содержимое  его  тщательно  взмучивают.  По  проше¬
ствии  определенного  промежутка  времени  с  помощью  специаль¬
ной  пипетки  с  определенной  глубины  берут  пробы  суспензии
для  определения  с  одержан™  я  той  или  иной  фракции  частиц.
Большой  экспериментальный  материал  позволил  установить
следующие  глубины  взятия  пробы:  для  частиц  <0,05  мм  —
 25 	см\  <0,01  мм  —10  см\  <0,005  мм—10  см  и  для  ила
 < 	0,01  мм  —  7  см.
 Рис.  4  Установка  для  проведения  механического  анализа
методом  пипетки.
 D  —штатив,  А—  пипетка,  В  —  аспиратор  для  засасывания  суспензии,
 С  —  колба  с  дистиллированной  водой,  К  —  шайба  для  регулирования
глубины  погружения  пипетки  в  суспензию,  У  —  одноходовой  кран
для  регулирования  подачи  воды  из  промывной  колбы  в  пипетку,
 Z  —двухходовой  кран  для  засасывания  суспензии  почвы  и  спуска  ее.
 N—  держатель  пипетки.
 Бели  задана  глубина  взятия  пробы,  известен  удельный  вес
частиц  и  температура  жидкости,  можно  рассчитать  время  взятия
образца.  Учитывая,  что  для  большинства  минеральных  почв
удельный  вес  твердой  фазы  колеблется  в  сравнительно  узких
пределах,  а  также  что  анализ  следует  вести  при  комнатной  тем¬
пературе,  в  табл.  10  мы  приводим  лишь  некоторые  данные  для
определения  времени  взятия  проб  из  цилиндра.
 На  рис.  4  показана  установка  для  проведения  механического
анализа  методом  пипетки.  Состоит  она  из  штатива  (Д),  пипет¬
ки  (Л),  колбы  с  дистиллированной  водой  (С)  для  промывания
 29

Таблица  10
 Интервалы  во  времени  при  взятии  проб  суспензии
в  зависимости  от  t  и  удельного  веса  почвенных  частиц
 о  те
 й  «
т  а
 «■S*
 £  §  а
 is*
 Диаметр
 частиц
 (мм)
 Глубина  взя¬
тия  проб  (см)
 <0,05
 25
 <0,01
 10
 <0,005
 10
 <0,001
 7
 <0,05
 25
 <0,01
 10
 <0,005
 10
 <0,001
 7
 <0,05
 25
 <0,01
 10
 <0,005
 10
 <0,001
 7
 <0,05
 25
 <0,01
 10
 <0,005
 10
 <0,001
 7
 Интервалы  во  времени  при
 15°
 20°
 25е
 2,50
 2,55
 2,60
 2,70
 2  мин.  19  сек.
23  мнн.  12  сек.
 1 	час  3  мин.
27  час.  04  мин.
 2 	мин.  15  сек.
 22 	мин.  27  сек.
 1 	час  30  мин.
26  час.  12  мии.
 2 	мин.  10  сек.
 21 	мин.  45  сек.
 1 	час  27  мин.
25  час.  22  мин.
 2 	мин.  03  сек.
 20 	мин.  28  сек.
 1 	час  22  мин.
 23 	часа  53  мин.
 2 	мин.  03  сек.
 20 	мнн.  31  сек.
1  час  22  мин.
 23  часа  55  мин
 1  мин.  59  сек.
19  мин  51  сек.
1  час  19  мин.
 23 	часа  09  мин
 1  мин.  55  сек.
19  мин.  14  сек.
 1  час  17  мин.
 22 	часа  26  мин.
 1  мин.  49  сек.
18  мин.  06  сек.
 1  час  12  мин
 21 	час  07  мин
 1
 мин.
 49
 сек.
 18
 мнн.
 15
 сек.
 1
 час
 13
 мин.
 21
 час
 17
 МИН.
 1
 мин.
 46
 сек.
 17
 мин.
 39
 сек
 1
 час
 11
 МИН.
 20
 час.
 36
 MIIII.
 1
 мин.
 43
 сек
 17
 мин.
 06
 сек.
 1
 час
 08
 МИН.
 19
 час.
 57
 МИН.
 1
 мнн.
 37
 сек.
 16
 мнн.
 06
 сек.
 1
 час
 04
 МИН.
 18
 час.
 49
 МИН.
 пипетки  и  аспиратора  (В)  для  наполнения  пипетки  суспензией.
Колба  и  пипетка  закрепляются  на  штативе  с  помощью  держа¬
телей.
 Пипетка  устанавливается  ла  нужную  глубину  и  закрепляется
шайбой  К,  при  помощи  которой  регулируется  глубина  погру¬
жения  пипетки  в  цилиндр  с  суспензией  при  взятии  пробы,  за¬
тем  при  помощи  мешалки  суспензию  в  цилиндре  тщательно
перемешивают  и  затем  пускают  секундомер.  Пробу  берут  по
истечении  заданного  времени.  Взятую  пробу  переносят  в  су¬
шильный  стаканчик,  высушивают  до  абсолютно  сухого  состоя¬
ния  и  взвешивают,  а  затем  производят  пересчет  по  следующей
формуле:
 л-1000-100
 -*=—и—
 где:  х  —  яскомое  процентное  содержание  фракции  в  образце*
а  —  вес  данной  фракции,  полученной  при  точном  взвешивании,
b  —  объем  пипетки  в  см3,  с  —  вес  абсолютно  сухого  образца
почвы,  взятого  для  анализа.
 Метод  анализа  при  помощи  пипетки  в  модификации  Н.  А.  Ка-
чинского  широко  применяется  в  практике  почвенных  и  агроно¬
мических  лабораторий  главным  образом  потому,  что  для  ши¬
 30

рокого  табора  почв  он  позволяет  получать  хорошо  воспроизво¬
димые  данные.  Вместе  с  тем  и  этот  метод  не  может  решить  по¬
ставленную  перед  механическим  анализом  задачу.  Мы  видели,
что  закон  и  уравнение.  Стокса  для  скорости  падения  тела  в  той
или  иной  среде  лишь  в  первом  приближении  может  быть  при¬
менен  для  анализа  почвенных  частиц.  Вместе  с  тем  метод  пи¬
петки  позволяет  знать  количественное  содержание  частиц  лишь
в  интервале,  скажем,  от  0,005  до  0,001  размеров,  но  не  дает
информацию  о  количестве  частиц  верхнего,  промежуточного
и  нижнего  пределов  размеров.  Между  тем  именно  от
этого  распределения  зависит  величина  удельной  поверх¬
ности.
 Неудивительно,  что  в  настоящее  время  все  еще  продолжают¬
ся  поиски  новых  -методов.  Достаточно  разработанным  можно,
например,  считать  ареометр  ический  метод  механического  ана¬
лиза  почв,  разработанный  в  последнее  десятилетие.  Идея  его
состоит  в  том,  что  чем  больше  содержание  твердых  частиц  в
суспензии,  тем  выше  ее  плотность.  В  хорошо  перемешанной  сус¬
пензии  будет  снижаться  плотность  по  мере  оседания  частиц.
Измеряя  плотность  в  том  или  ином  по  высоте  слое  и  пользуясь
уравнением  Стемоса,  удается  определить  по  формуле  содержа¬
ние  частиц  в  анализируемом  образце.  Для  определения  плот¬
ности  суспензии  Боюкос,  Касагранде  и  другие  исследователи
пользовались  ареометром.  Достоинством  этого  метода  является
его  простота.
 После  проведения  градуировочных  работ  метод  ареометра  с
полным  основанием  может  быть  отнесен  к  экспресс-методам.
Однако,  как  указывает  Н.  А.  Качинюкий,  он  не  лишен  сущест¬
венных  недостатков  (не  позволяет  точно  определить  песчаные
фракции,  так  как  погружение  вместе  с  расширенной  частью
ареометра  его  стержня  дает  искажение  измеряемой  плотности,
и  др.).
 К  такого  рода  методам  относится  также  метод  седименто-
мечрических  весов  (по  Н.  А.  Фигуравскому).  По  анализам
 В. 	Е.  Кореневской,  результаты  методов  ареометра  и  седименто-
метрических  весов  весьма  существенно  отклоняются  от  данных,
полученных  методом  пипетки.  Эти  отклонения  касаются  всех
фракций  частиц.  Поэтому  указанные  методы  не  могут  быть  ре¬
комендованы  для  точных  анализов.
 Привлекает  своей  простотой  метод  ситового  анализа  неко¬
торых  тонких  фракций  породы,  предложенный  М.  Д.  Николсом
и  Р.  К-  Фаллером  (1966)  *.  Авторы  использовали  для  анализа
новые  типы  сит  со  значительно  меньшими  диаметрами  отвер¬
стий,  чем  общепринятые  в  нашей  практике.  Анализы  они  ведут
в  специальном  кристаллизаторе  с  водой.  Для  лучшего  прохож¬
 * 	М.  Д.  Николс  и  Р.  К.  Фаллер  Ситовой  анализ  частиц  с  дна
метром  меньше  40  (л.  Soil  Science,  т  102,  Ms  5,  1966
 31

дения  частиц  через  мельчайшие  отверстия  сит  была  применена
вибрация  сит  с  помощью  ультразвука  (рис.  5).
 Наввсжу  образца  от  0,1  до  10  г  просеивают  в  мокром  виде
через  сито  с  диаметром  отверстий  44  р,  (сито  Тейлора).  Остав¬
шуюся  на  сите  часть  образца  высушивают  и  определяют  ее  точ¬
ный  вес.
 Частицы  меньше  44  р,  собирают  на  сигге  -<40  ц,  погружем-
ном  в  кристаллизатор.  Последний  помещают  в  ультразвуковую
ванну  высотой  6  дюймов.  После  того,  как  в  ванну  наливают
 воду  слоем  в  3  дюйма,  подают  ультразвуковую  энергию  и  кри¬
сталлизатор  с  образцом  подвергают  озвучиванию  в  течение  трех
минут.  После  этого  сито  навлекают  из  ванны,  содержимое  его
переносят  в  сушильный  стаканчик,  высушивают  и  точно  взве¬
шивают.  Так  определяется  вес  фуракции  частиц  от  20  до  44  ц.
Прошедшая  через  сито  40  ц  часть  образца  собирается  на  сито
30  it,  и  озвучивание  повторяется.  Так  же  анализ  проводится  и
на  ситах  20  и  10  ц.  Таким  образом,  предложенный  метод  позво¬
ляет  определять  при  (помощи  сит  содержание  ряда  фракций
больше  0,01  мм,  а  также  содержание  частиц  <0,01  мм.
 Авторы  высказывают  сожаление  по  поводу  того,  что  им  не
удалось  вести  анализ  одновременно  «а  колонке  сит,  так  как  они
 32

не  располагали  ситами,  монтирующимися  в  колонку.  Но  и  в  том
виде,  как  он  описан,  метод  представляет  несомненный  интерес,
так  как  при  этом  прямо  и  непосредственно  в  образце  опреде¬
ляется  количественное  содержание  частиц  разных  раэмероз.
Значительный  интерес  представляет  примененная  авторами
ультразвуковая  вибрация  для  просеивания  образца.  Контроль¬
ная  проверка  показала,  что  процесс  просеивания  при  этом  идет
до  ковща.
 Из  всего  сказанного  легко  заключить,  что  в  почвоведении  и
в  физике  почв  уделяется  большое  внимание  установлению  со¬
держания  в  почве  тех  или  иных  фракций  частиц  по  размерам.
Возникает  вопрос  о  там,  каковы  причины  столь  пристального
внимания  к  распределению  первичных  частиц  почв  по  размерам.
Исследования  показали,  что  каждая  фракция  частиц  индиви¬
дуальна  не  только  по  размерам,  но  и  по  ряду  других  характе¬
ристик  (табл.  11).
 Таблица  И
 Некоторые  химические  и  физические  свойства  почвы
и  отдельных  механических  ее  фракций
(почва  дерново-подзолистая,  легкосуглинистая;
по  данным  Е.  И.  Кочерююй)
 Горизонт,
глубина  (см)
 d
 (мм)
 Содержание
гумуса  (%)
 Емкость  по¬
глощения
(м-экв)
 Удельный  вес
твердой  фазы
 О
 О»
 и
 «в
 2
 3»
 SJT
 о»
 £4
 о—
 Набухание
(%  ’кобъему)
 Время  подня¬
тия  воды  на
$  см  (мин.)
 Образец
 почвы
 2,93
 8,2
 2,62
 1,27
 2,10
 5а
 А,3-13
 0,05—0,01
 0,43
 1,4
 2,66
 1,49
 Нет
 9
 0,005—0,001
 5,37
 14,4
 2,59
 0,92
 2,20
 48:
 <0,001
 6,42
 40,5
 2,59
 1,03
 8,08
 568
 Образец
 почвы
 0,47
 11,6
 2,65
 1,43
 2,07
 54
 В  ,35—45  <
 0,05—0,01
 0,09
 1,0
 2,65
 1,47
 Нет
 9
 0,005—0,001
 0,57
 7,9
 2,63
 0,96
 74
 <0,001
 1,47
 43.9
 2,69
 1,07
 12,80
 810
 Из  приведенных  данных  видно,  что  по  мере  уменьшения  эф¬
фективного  диаметра  почвенных  частиц  резко  возрастаем  содер¬
жание  гумуса,  емкость  обмена  (в  десятки  раз),  степень  набуха¬
ния,  время  поднятия  воды.
 Аналогичные  данные  приводят  и  другие  авторы.  Интересны
данные  Н.  Н.  Асланова  (1967)  по  составу  и  свойств  aw  отдель¬
ных  франций  сероземов.  Автор  показал  нарастание  содержания
максимальной  гигроскопической  влажности  во  фракциях  более
мелких  размеров.  Соответствеино  возрастает  также  емкость
обмена,  содержащие  гумуса,  фосфора,  азота  и  других  химиче¬
ских  элементов.
 2  Физика  почв
 33

В  качестве  общего  вывода  можно  оказать,  что  по  мере  по¬
вышения  дисперсности  почвенных  частиц,  нарастания  их  удель¬
ной  поверхности  возрастает  их  адсорбционная  способность  —
'способность  удерживать  на  своей  поверхности  воду,  ограниче¬
нное  вещество,  питательные  элементы  и  многие  другие  мате¬
риалы.
 Вместе  с  тем  нельзя  не  учитывать  того  обстоятельства,  что
физические  условия  для  роста  растений  и  образования  урожая
в  почве,  состоящей  из  илистых  и  коллоидных  частиц,  весьма  не¬
благоприятны,  и  если  принять  урожай,  скажем,  ячменя,  полу¬
ченный  на  илистой  фракции,  за  100%,  то  на  фракциях  0,05—
0,01  и  0,01—0,05  мм  он  поднимается  до  130—150%.
 Классификация  почв  по  механическому  составу.  В  зависи¬
мости  от  процентного  содержания  фракций  первичных  частиц
почва  получает  то  или  иное  наименование  по  механическому
составу.  Известны  многочисленные  классификации  почв  по  ме¬
ханическому  составу,  предложенные  советскими  и  зарубежными
авторами.  Как  'правило,  авторы  придают  значение  преоблада¬
нию  основных  фракций.  Это,  например,  можно  видеггь  в  клас¬
сификации  С.  А.  Захарова.  В  классификации  грунтов  по
гранулометрическому  составу  В.  В.  Охотина  ведущая  роль  отве¬
дена  содержанию  глинистых  частиц,  к  которым  он  относил
частицы  <0,005  мм.  Содержание  других  фракций  не  имело
существенного  значения  для  наименования  почв  по  механиче¬
скому  составу.
 В  классификации  Н.  А.  Качимского  (1958)  учтены  все  дру¬
гие  работы  в  этой  области.  Основное  значение  в  ней  имеегг  коли¬
чественное  соотношение  между  физической  глиной  (частицы
<0,01  мм)  и  физическим  пешом  (>0,01  мм).  Однако  в  этой
•классификации  учитывается  в  какой-гго  степени  и  тип  почвообра¬
зования.
 Это  можно  видеть  ив  данных  табл.  12,  в  которой  приведена
основная  шкала.  Здесь  ясно  выделяются  солонцы  и  солонцева¬
тые  почвы,  которые  переходят  в  категорию  более  тяжелых  почв
при  меньшем  содержании  физической  глины,  чем  почвы  степ¬
ного,  подзолистого  типа.
 Следует  также  отметить,  что  во  второй  части  классификации
Качинюкого  дается  и  более  дробная  шкала,  в  которой  отражено
и  содержание  других  важнейших  фракций.  Так,  глина  легкая
может  иметь  название  пылеватой,  крупнопылеватой,  иловагго-
иесчаной,  что  позволяет  оттенить  преобладание  фракций  песча¬
ной,  крупнопылеватой,  иловатой  и  т.  д.
 Из  данных  табл.  12  видно,  что  в  категорию  глинистых  стен¬
ные  черноземные  почвы  переходят  при  60—75%  содержания  ча¬
стиц  <0,01  мм,  подзолистые  почвы—при  50—65%,  а  солон¬
цы—  уже  при  40—50%.  В  та/блице,  следовательно,  учтено  не
только  содержание  физической  глины  и  песка,  но  и  тип  почво¬
образования.
 34

Таблица  12
 Классификация  почв  по  механическому  составу
 (по  Н.  А.  Качинскому;  основная  шкала)
 Содержание  физической
глины  —  частиц  <  0,01  мм
{%)
 Содержание  физического
песка  —  частиц  >  0,01  мм
(%)
 Почвы
 подзолистого  типа
почвообразования
 степного  типа
почвообразования,
красноземы  и
желтоземы
 солонцы  и  сильно*
солонцеватые
 подзолистого  типа
почвообразования
 степного  типа  поч¬
вообразования,
красноземы  и
желтоземы
 солонцы  и  сильно¬
солонцеватые
 Краткое  название
почвы  по  механичес¬
кому  составу
 0—5
 0-5
 0—5
 100—95
 100-95
 100—95
 Песок  рыхлый
 5—10
 5—10
 5-10
 95-90
 95-90
 95—90
 Песок  связный
 10—20
 10—20
 10—15
 90—80
 90—80
 90—85
 Супесь
 20-30
 20—30
 15—20
 80—70
 80-70
 85—80
 Суглинок  легкий
 30—40
 30—45
 20—30
 70—60
 70—55
 80—70
 Суглинок  средний
 40-50
 45—60
 30—40
 60—50
 55—40
 70—60
 Суглинок  тяже¬
лый
 50—65
 60—75
 40—50
 50—35
 40—25
 60—50
 Глина  легкая
 65—80
 75—85
 50—65
 35—20
 2d—15
 50—35
 Глина  средняя
 >80
 >85
 >65
 <20
 <15
 <35
 Глина  тяжелая
 УСТОЙЧИВОСТЬ  ДИСПЕРСНОЙ  ЧАСТИ  ПОЧВЫ,  ФАКТОРЫ,
ОБУСЛОВЛИВАЮЩИЕ  УСТОЙЧИВОСТЬ  КОЛЛОИДОВ  почвы
 Из  оказанного  следует,  что  почвы,  как  и  почиообразующие
породы,  обладают  колоссальной  удельной  лаверхиаотью,  а  сле¬
довательно,  большой  свободной  энергией.  По  законам  термоди¬
намики  в  системах  с  большой  свободной  энергией  проявляется
тенденция  к  ее  снижению.  Эта  тенденция  может  выражаться
в  снижении  степени  дисперсности  частиц.  Известно,  что  взве¬
шенные  в  растворе  мельчайшие  частицы  находятся  под  воздей¬
ствием  броуновского  движения  молекул  среды  в  постоянном
хаотическом  движении.  При  этом  они  неминуемо  сталкиваются
и  слипаются.  Если  в  системе  с  развитой  свободной  поверхно¬
стью  это  явление  массового  слипания  частиц  не  наблюдается,
значит,  должны  быть  силы,  препятствующие  этому.  Решающую
роль  в  устойчивости  коллоидных  систем  имеет  структура  по¬
верхности  коллоидных,  в  данном  случае  почвенных,  частиц.
 Минеральную  коллоидную  частицу  можмо  рассматривать  как
состоящую  из  ядра,  обладающего  зарядом,  свойственным  дан¬
ному  веществу.  Для  преобладающего  большинства  почвенных  и
•минеральных  часггиц  характерен  отрицательный  заряд.  Это  зна¬
чит,  что  на  поверхности  таких  частиц  ■преобладают  отрицатель¬
ные  заряды.  Из  раствора  к  поверхности  частиц  приближены
 2*
 35

ионы  противоположшшю  знака,  в  данном  случае  катионы.  Ионы,
близко  расположенные  к  ядру  частицы,  прижаты  к  последней
и  образуют  как  бы  неподвижный  слой  катионов;  в  электриче¬
ском  поле  эти  ионы  двигаются  вместе  с  частицей.  Эггот  слой  ка¬
тионов  часто  называют  неподвижным.  Катионы,  расположен¬
ные  на  больших  расстояниях  от  коллоидной  частицы,  обладают
значительно  большей  подвижностью.  Они  образуют  диффувдый
слой.  Таким  образом,  электрический  заряд  на  поверхности  поч¬
венных  частиц  обусловливает  образование  двойного  слоя  ионов.
Структура  двойного  слоя  ионов  особенно  ясно  вырисовывается
из  схемы  Г.  Р.  Кройта  (рис.  6).  Из  рисунка  видно,  что  на  гра¬
нице  твердой  частицы  и  дисперсной  среды  образуется  2  слоя
ионов:  на  границе  частицы  отрицательные;
в  прилегающем  слое  жидкости  —  положи¬
тельные.  Первый  ряд  катионов  оказывается
закрепленным  у  поверхности  частиц,  и  в
электрическом  поле  они  двигаются  либо
вместе  с  отрицательно  заряженной  части¬
цей,  либо  в  сторону  анода.  По  мере  углуб¬
ления  от  частицы  внутрь  жидкости  положи-
*  тельные  ионы  все  реже  располагаются  во¬
круг  частицы,  и  хотя  они  действительно
притягиваются  к  находящимся  у  стенки  от¬
рицательным  ионам,  тем  не  менее,  вслед¬
ствие  теплового  движения  жидкости  они  раз¬
мещаются  в  известной  мере  беспорядочно.
Картина  напоминает  распределение  возду¬
ха  над  Землей.  Известно,  что  плотность  ат¬
мосферы  уменьшается  с  высотой  вследствие
Рис  6  г»т»  двой-  противоположного  действия  силы  тяжести
ного  слоя  ионов  (по  И  диффузии  частиц  воздуха.  Удаленная  от
Кройту). 	поверхности  частиц  часть  диффузного  двой-
 е  —потенциал  Нериста,  НОГО  СЛОЯ  ЛвГКО  ПОДЫМаеТСЯ.  На  РИС.  6
С  —  дзета-потенциал
 видны  два  типа  потенциалов:  термодинами¬
ческий,  или  потенциал  Нериста,  и  электро-
кинетический,  дзета-потенциал,  обнаруживаемый  в  электрока-
пиллярных  процессах.  С  другой  стороны,  термодинамический
потенциал  может  рассматриваться  как  полная  разность  потен¬
циалов,  которая  не  имеет  значения  в  коллоидной  химии.  Глав¬
ный  интерес  для  нас  представляет  природа  электрокинетиче-
ского  потенциала  или  дЗета-потенциала.
 Прежде  всего  следует  учитывать  сравнительно  давно  уста¬
новленные  факты,  заключающиеся  в  том,  что  величина  дзета-
потенциала  является  функцией  «аж  концентрации  электролита,
окружающего  коллоидные  частицы,  так  и  валентности  ионов
в  растворе.  В  очень  слабых  растворах  происходит  постепенное
падение  потенциала:  кривая  cd  имеет  очень  легкий  наклон.  По¬
вышение  концентрации  раствора  ведет  к  сжатию  диффузного
 36

слоя.  При  этом  дзетанпотевциал  заметно  падает.  Во  всех  этих
случаях  термодинамический  потенциал  может  оставаться  без
изменений.
 Таким  образом,  в  конечном  счете  устойчивость  коллоидной
системы  определяется  величиной  дзета-потенциала.  Система  об¬
ладает  высокой  стабильностью  при  высоком  значении  дзета-
потенциала.  Для  вычисления  последнего  пользуются,  например,
следующим  уравнением:
 fctYjU
 DE  '
 где:  к  —  постоянная,  зависящая  от  формы  частиц  (для  ма¬
лых  сферических  частиц  к  =  6;  для  цилиндрических  —  к  —  4),
т)  —  вязкость  среды,  а  —  диэлектрическая  постоянная,  Е  —  гра¬
диент  напряжения  шля,  и—элвюцрофнореггичекжая  подвиж¬
ность,  измеряемая  величиной  перемещения  в  1  сек.  и  падения
потенциала  1  в/см:  и  имеет  размерность  смУв-яек.  Для  некото¬
рых  коллоидов  и  —  2—З-ilO-4  (А.  Г.  Пасьгнкйшй,  1963).  При  вы¬
ражении  £  в  мв,  Е  —  в  в!см,  и  —  в  \tJceK  и  к  =  4  уравнение  при¬
нимает  таной  вид:
 ТЛ1
 С  =  1,1295-1№—^—.
 Как  указывает  Пасыиский,  для  многих  случаев  дзета-потен¬
циал  равен  30—40  мв.
 Как  следует  из  оказанного  выше,  повышение  концентраций
в  растиоре  данного  катиона,  равно  как  и  замена  данного  ка¬
тиона  на  катионы  более  вышкой  валентности  приводит  к  сни¬
жению  дзета-потенциала  и,  как  результат  этого,  —  к  понижению
устойчивости  коллоидной  системы.  При  достижении  определен¬
ной  концентрации  электролита  начинается  процесс  коагуляции
коллоидов.  Эта  концентрация  носит  название  порога  коагуля¬
ции.  Ясно,  что  чем  выше  валентность  катиона  электролита,  тем
ниже  значение  порога  коагуляции.  Это  можно  видеть  из  дан¬
ных  табл.  13.  Значение  порога  коагуляции  падает  пропорцио¬
нально  примерно  шестой  степени  валентности  (закон  Шульце  —
Гарди).  Однако  последний  закон  имеет  приближенный  характер,
так  как  коагулирующее  действие  зависит  не  только  от  валент¬
ности  ионов,  но  и  от  места  ионов  в  так  называемом  лиотропном
ряду.  Так,  при  одном  анионе  одновалентные  катионы  по  коагу¬
лирующему  действию  располагаются  в  такой  лиотропный  ряд:
 Li+  >Na+>K+>'Rb+>  Cs+,
 в  то  же  время  для  коллоидной  системы  с  положительно  заря¬
женными  частицами  ряд  анионов  по  коагулирующему  действию
имеет  следующий  вид:
 I-  >  NO3  >  Вг—  >  С1~
 37

Таблица  1$
 Средние  значения  порогов  коагуляции  (ммол/л)
отрицательно  заряженных  запей
(по  Овербеку)
 Валентность  коагулирую¬
щего  катиона
 Л  «
 чО
 Отноше¬
 ние
 Золь
 Au
 Отноше¬
 ние
 Золь
 Agl
 Отноше¬
 ние
 Теорети¬
ческое  от¬
ношение
 Одновалентные  .  .  .
 55
 1
 24
 1
 142
 1
 1
 Двухвалентные  .  .  .
 0,69
 0,013
 0,38
 0,016
 2,43
 0,017
 0,016
 Трехвалентные  .  .  .
 0,091
 0,0017
 0,006
 0,0003
 0,068
 0,0005
 0,0013
 Четырехвалентные
 0,090
 0,0017
 -0,0009
 0,00004
 0,013
 0,0001
 0,00024
 Итак,  мы  установили,  что  наличие  диффузного  слоя  ионов,
на  поверхности  частиц  является  факторам  устойчивости  коллои¬
дов.  Каков  механизм  действия  диффузного  облака?  Рассмот¬
рим  ближе  этот  вопрос.  В  силу  броуновского  движения  частицы
могут  приходить  в  соприкосновение  друг  с  другом  и  в  резуль¬
тате  действия  электрических  сил  притяжения  соединяться  ме¬
жду  собой.  Однако  это  происходит  в  там  случае,  когда  коллоид¬
ные  частицы  могут  подойти  друг  к  другу  на  такие  расстояния»
при  которых  сказываются  силы  притяжения.  Диффузный  слой
ионов,  а  также  водный  («тгдратный)  слой  вокруг  ионов  служат
барьером  для  движущихся  частиц,  не  давая  им  подойти  доста¬
точно  близко  друг  к  другу.  Поэтому  для  достаточной  эффектив¬
ности  соударения  частиц  толщина  диффузного  слоя  должна
быть  резко  снижена.  Это,  как  мы  видели,  достигается  повыше¬
нием  концентрации  катиона  (в  растворе  до  порога  коагуляции.
 В  наиболее  общем  виде  коагуляция  может  быть  достигнута
разными  путями:  1)  прибавлением  электролитов;  2)  прибавле¬
нием  водоотнимающих,  или  так  называемых  дегидратирующих,
веществ,  если  в  устойчивости  коллоидной  системы  существен¬
ную  роль  играет  гидрапная  оболочка  вокруг  ионов.  Например,
устойчивость  коллоидного  гидрата  окиси  железа  [Ре(ОН)з]
резко  падает  цри  прибавлении  этилового  спирта,  так  как  послед¬
ний  отбирает  воду  от  ионов  железа  и  тем  снижает  устойчивость
коллоидной  системы;  3)  путем  смешения  коллоидов,  несущих
разные  по  знаку  заряды.  Это  явление  носит  название  взаим¬
ного  осаждения,  или  взаимной  коагуляции,  коллоидов.
 Таковы  самые  краткие  представления  о  коагуляции  коллои¬
дов.  Следует  при  этом  учитывать,  что  все  сказанное  здесь  отно¬
сится  к  сильно  разбавленным  коллоидам,  в  которых  не  наблю¬
дается  принудительное  столкновение  и  взаимодействие  частиц.
 Вместе  с  тем  рассмотренные  в  коллоидных  системах  явле¬
ния  имеют  существенное  значение  и  для  почвы,  так  как  почва
также  является  дисперсной  системой.  Конечно,  поведение  кол¬
лоидов,  составляющих  почву,  сильно  усложняется,  во-первых,
 38

те/м,  что  в  ней  содержится  незначительное  количество  воды
(в  некоторых  случаях  наблюдается  даже  полное  иссушение
почвы),  а  вочвторых,  тем,  что  в  ней  содержатся  не  только  ча¬
стицы  коллоидных  размеров,  но  и  грубо  дисперсных.
 ХАРАКТЕРИСТИКА  ПОЧВЕННЫХ  КОЛЛОИДОВ
 Почвенные  коллоиды  играют  (весьма  важную  роль  во  всех
процессах.  Коротко  рассмотрим  некоторые  черты  этой  части
почвы.
 Поденные  коллоиды  чаще  всего  обладают  отрицательным
зарядом.  Как  уже  было  сказано,  это  значит,  что  внутренний
слой  имеет  отрицательный  заряд,  а  в  диффузном  слое  находятся
катионы,  чаще  всего  ионы  Na+,  К+,  Са++,  Mg44",  Ва++,  Fe+++,
А1+++  и  некоторые  другие.  Следовательно,  и  в  почве  устойчи¬
вость,  равно  как  и  коагуляция  почвенных  коллоидов  определяет¬
ся  количеством  и  характером  катионов,  находящихся  в  рас¬
творе.  Чем  больше  гидратированы  катионы,  тем  более  размыт
диффузный  слой  и  тем  дальше  находятся  катионы  от  внутрен¬
ней  обкладки  частицы.  При  этом  дзета-потенциал  частицы  боль¬
ше,  если  в  диффузном  слое  находятся  сильно  гидратированные
катионы.
 С  коллоидной  частью  почвы  связаны  многочисленные  ее
свойства.  Почва  обладает  системой  пор.  Поэтому  для  многих
веществ  она  является  своеобразным  ситом.  Это  приводит  к  ме¬
ханической  поглотительной  способности  почв.  По  предложению
К-  К.  Гедройца,  различают  пять  типов  поглотительной  способ¬
ности:  механическая,  физическая,  физико-химическая,  химиче¬
ская  и  биологическая.
 МИКРОСТРУКТУРА  ПОЧВЫ
 Дисперсность  почвы,  ее  гранулометрический  состав  являют¬
ся  наиболее  важными  ее  характеристиками.  Однако  эти  пара¬
метры  почвы  сказываются  в  полной  мере,  если  первичные  ча¬
стицы  свободны,  т.  е.  не  перешли  в  агрегированное  состояние.
Как  правило,  высоиодиюперсные  частицы  приходят  во  взаимо¬
действие,  слипаются,  образуя  при  этом  комочки  разных  раз¬
меров.  Причем  образование  последних,  переход  частиц  в  со¬
стояние  микроагрегатов  ведет  к  существенному  изменению
свойств  почвы.  Поэтому  учение  о  структурах  в  почве  составляет
наиболее  существенную  часть  физики  почвы.
 Рассмотрим,  какие  закономерности  наблюдаются  при  обра¬
зовании  микроагрегата.  Для  двух  частиц  шаровидной  формы
с  радиусами  гх  и  г2  сила  взаимного  притяжения  (F)  прямо  про¬
порциональна  произведению  радиусов  частиц  на  поверхностную
энергию  0  границы  раздела  между  частицами  и  дисперсионной
 39

средой  и  обратно  пропорциональна  сумме  радиусов.  Эта  зако¬
номерность  выражена  в  уравнении:
 В  случае  взаимодействия  днух  шаровидных  частиц  равных
размеров  приведенное  уравнение  приобретает  следующий  вид:
 F  =  2яго.
 Два  главных  фактора  являются  ведущими  для  процессов  ко¬
агуляции  и  образования  микроаюрегатов  из  первичных  механи¬
ческих  элементов  почвы:  во-первых,  это  изменение  степени  ув¬
лажнения  почвы,  ведущими  к  ее  иссушению  и,  как  следствие
этого,  к  принудительному  соприкосновению  частиц;  во-вторых,
изменение  количественного  и  качественного  состава  катионов  в
почвенном  растворе.
 Под  влиянием  процессов  почвообразования,  в  результате
жизнедеятельности  микроорганизмов  и  корневых  систем  выс¬
ших  растений,  при  внесении  значительных  количеств  органиче¬
ских  и  минеральных  удобрений  в  почве  наблюдается  динамика
состава  катионов.  Именно  эти  сдвиги  в  составе  катионов  на¬
ряду  с  иссушением  почвы  обусловливают  коагуляцию  коллоид¬
ных  частиц  и  образование  микроагрегатов.
 Большой  теоретический  и  практический  интерес  представ¬
ляет  вопрос,  каких  размеров  могут  достигнуть  мщсроагрегаты
почвы,  т.  е.  образования,  генезис  которых  связан  по  преимуще¬
ству  с  процессами  коагуляции  и  слипания  мельчайших  частиц
силами  Ван  дер  Ваальса,  т.  е.  физическими  силами  сравнитель¬
но  незначительных  величин.  Как  вытекает  из  самой  постановки
задачи  (наличие  броуновского  движения  молекул  среды  и  сво¬
бодное  столкновение  в  результате  указанного  движения  кол¬
лоидных  частиц),  рассматриваются  размеры  частиц,  образую¬
щихся  в  неконцентрированных  коллоидных  системах.
 Известна  точка  зрения  крупнейших  исследователей  по  рас¬
сматриваемому  вопросу.  К-  К.  Гедройц  считал,  что  в  результате
процесса  коагуляции  почвенных  частиц  могут  образоваться  ми¬
кроагрегаты  размером  в  миллиметры.  При  этом  особо  важное
значение  он  придавал  иону  кальция.
 Точка  зрения  К-  К.  Гедройца  получила  весьма  широкое  рас¬
пространение,  в  том  числе  и  сре!ди  зарубежных  исследователей.
Придерживаясь  этой  концепции,  Э.  Д.  Рассел  предложил  коа¬
гуляционную  теорию  образования  почвенного  комка  при  обра¬
ботке  почвы.  Суть  ее  состоит  в  том,  что  компоненты  почвы  сме¬
шиваются  в  массу,  декоагулированные  коллоиды  превращаются
в  'Коагулированные  и  остаются  в  этом  состоянии.  Весьма  под¬
робно  рассматривает  этот  вопрос  Н.  А.  Качинокий,  который  в
раде  своих  работ  предложил  схему  образования  микроагрегатов
разных  порядков  (первого,  второго,  третьего,  четвертого),  объ¬
 40

ясняя  возможность  таких  явлений  действием  остаточных  зарядов
в  дакроагрегатах  более  низких  порядков.
 Нельзя  не  отметить,  что  приведенные  высказывания  ряда  ис¬
следователей  оставляют  отрытыми  существенные  вопросы,  не
рассмотренные  в  этих  исследованиях.  Образовавшиеся  агрегаты
первого  порядка,  как  это  известно  из  теории  и  практики  грану¬
лометрического  анализа,  чрезвычайно  быстро  осаждаются,  вы¬
падают  в  осадок.  Скорость  осаждения  в  воде  частиц  размером
0,05  мм  в  тысячи  раз  выше,  чем  части  из  ила  (<0,001  мм),  не
говоря  уже  о  скорости  оседания  частиц  коллоидных.  В  самом
общем  виде  следует  сказать,  что  броуновское  движение  частиц,
вызванное  тепловым  движением  молекул,  относится  лишь  к
частицам  коллоидных  размеров  и  не  относился  к  более  круп¬
ным  образованиям.  Поэтому  можно  считать  твердо  установлен¬
ным,  что  обычно  принятые  в  коллоидной  химии  представления
о  процессах  коапуляции  в  коллоидных  системах  относятся  к  пер¬
вичным  актам  столкновения  первичных  частиц  и  к  образованию
комочков  первого  порядка.
 В  литературе  имеются  многочисленные  данные,  свидетель¬
ствующие  о  том,  что  часгицы  >0,001—0,05  мм  не  могут  в  сус¬
пензии  заметно  увеличиваться  в  размерах  вследствие  быстрого
их  оседания.  По  данным  Е.  И.  Кочериной,  в  слабых  солевых
растворах  ясной  способностью  к  коагуляции  обладают  частицы
<0,001  мм.  И  значительно  слабее  эта  способность  выражена
в  .частицах  0,005—0,001  мм.  Это  явление  изучали  и  пришли  при¬
мерно  к  такому  же  выводу  Аттерберг,  Д.  Вигнер  и  Р.  Туорилли
еще  в  1926  г.  Они  доказали,  что  агрегаты  крупнее  0,05  мм  в
процессе  коагуляции  не  образуются  потому,  что  выпадают  из
раствора  сравнительно  быстро.
 П.  В.  Вершинин,  пользуясь  уже  приведенной  формулой
(F  —  2nro),  рассчитал  силы  слипания  на  1  см2  поверхности
почвы  и  получил  зависимость  этих  сил  от  дисперсности  частиц.
Автор  сравнил  эти  данные  с  весом  частиц  и  пришел  к  выводу,
что  устойчивое  слипание  возможно  лишь  между  частицами  диа¬
метром  меньше  0,1  мм.  Более  крупные  частицы  и  агрегаты
слипаться  при  коагуляции  не  могут,  так  как  их  собственный  вес
превышает  силы  слипания.  Следовательно,  имеющиеся  данные
однозначно  свидетельствуют  о  том,  что  микроагрегаты,  обра¬
зующиеся  в  процессе  коагуляции,  не  могут  превышать  0,05—
0,1  мм  в  диаметре.
 Методы  изучения  микроагрегатов  почвы.  Важнейшей  харак¬
теристикой  -почвы  являются  размеры  микроагрегатов  и  процент¬
ное  содержание  их  в  почве.  Микроатрегатный  анализ  почвы  во
многом  напоминает  механический  анализ.  Однако  нельзя  не  учи¬
тывать  существенные  различия  между  ними.  Совершенно  ясно,
что  если  при  разделении  взятого  для  механического  анализа
образца  почвы  до  первичных  элементарных  частиц  все  сущест¬
вующие  сейчас  методы  допускают  применение  значительных
 41

химических  и  механвчеоких  воздействий,  то  при  подготовке  об¬
разца  к  микроагрегатному  анализу  доступны  лишь  незначитель¬
ные  механические  воздействия.  Во  всяком  случае,  последние
должны  исключать  возможность  разрушения  микроагрегатов.
 Н.  А.  Качинкжий  сопоставляет  три  метода  подготовки  почвы
к  микроагрегапному  анализу.  Первым  является  «Международ¬
ный»  В,  который  предусматривает  размачивание  в  течение
24  часов  в  200  см3  воды  10—15  г  почвы,  кипячение  в  течение
двух  часов  или  растирание  с  последующим  встряхиванием
(200  толчков  в  минуту)  и,  кроме  того,  обработку  образца
NH4OH.
 Метод  Астапова  предусматривает  только  намачивание  почвы
и  десятикратное  оборачивание  суспензии  в  цилиндре.  В  этом
случае  разрушение  крупных  агрегатов  сравнительно  невелико.
 Промежуточное  место  занимает  метод  подготовки  образца
к  м'ик  р  о  а  грегат  ном  у  анализу  по  К  ачи  некому:  размачивание
24  часа  10—30  г  почвы  в  250  см8  дистиллированной  воды;  встря¬
хивание  2  часа  при  200  толчках  в  минуту.  Наконец,  известны
методы,  предусматривающие  растирание  почвы  в  качестве  опе¬
рации  по  подготовке  почвы  к  микроагрегатвому  анализу.
 Л.  Н.  Степанов,  В.  Е.  Владимиров  считают  возможным  полу¬
чать  характеристику  почвы  по  микроагрегатному  составу  мето¬
дом  изучения  динамики  разрушдаия  почвенных  агрегатов  во
времени  иод  воздействием  ультразвуковых  колебаний.
 После  окончания  подготовительных  операций  микроагрегаты
переносят  в  литровый  цилиндр  и  анализ  ведут  на  основе  тех
же  принципов  и  при  той  же  технике,  которые  описаны  для  ме¬
ханического  анализа.  Пробы  почвенной  суспензии  берут  пипет¬
кой.  При  производстве  расчетов  глубин  взятия  пипеткой  образца
суспензии  для  определения  микроагрегатного  состава  нет  осно¬
ваний  пользоваться  указанным  выше  уравнением  Стокса.  Дело
в  том,  что  последнее  уравнение  расочитано  на  однородные  ча¬
стицы,  на  механические  элементы  почвы,  для  которых  был  взят
их  удельный  вес.  Микроагрегат  является  сложным  образова¬
нием:  в  нем  наряду  с  первичными  частицами  имеются  воздуш¬
ные  промежутки,  или  поры.  Скорость  падения  микроагрегатов
в  воде  определяется  не  удельным  весом  частиц,  из  которых  они
сложены,  а  объемным  весом  агрегата.  Последний  ниже  удель¬
ного  веса.  Следовательно,  скорость  падения  микроагрегатов
меньше,  чем  получаемая  по  формуле  Стокса.
 Скорость  падения  микроатрегатов  в  столбе  спокойной  воды
подробно  изучал  С.  В.  Астапов.  Автор  установил  более  низкую
скорость  падения  микроагрегатов  по  сравнению  с  первичными
частицами.  Причем  более  крупные  ммкроагрегаты  падают  мед¬
леннее,  чем  мелкие.  Это  также  легко  объяснить,  если  учесть,
что  по  мере  укрупнения  микроагрегатов  в  них  возрастает  отно¬
сительная  часть  объема,  занятая  порами.  Дело  усложняется
тем,  что  в  анализируемых  образцах  почвы  почти  всегда  приеут-
 42

«Етюуют  наряду  с  микроагрегатами  и  первичные  механические
элементы  (частицы).  Поэтому  нельзя  рассчитывать  глубину
взятия  пробы  через  определенные  промежутки  времени  ни  по
удельному,  ни  по  объемному  «весу.  Для  этих  случаев  Астапов
предложил  рассчитывать  скорость  падения  частиц  по  видоиз¬
мененному  уравнению  Стокса:
 o.iaf(p-p  )
 U  = 			g  см/сек.
 (8)
 Все  буквенные  обозначения  имеют  те  же  значения,  что  и  в
формуле  Стоиса.
 Из  всего  оказанного  легко  заключить,  что  если  мы  анализи-*
руем  почву  по  методу  микроагрегатиого  аналива,  без  разруше¬
ния  микроагрегатов,  то  в  ней  будегг  обнаружено  больше  круп¬
ных  и  меньше  мелких  частиц,  чем  при  механическом  анализе.
Для  такого  утверждения  имеется  достаточно  экспериментальных
.данных.  Г.  И.  Павлов,  анализируя  типичный  серозем  для  опре¬
деления  микроапрегапного  и  механического  состава,  получил
данные,  приведенные  в  табл.  14.
 Таблица  14
 Агрегатный,  микроагрегатный  и  механический  состав
типичного  серозема
 Диаметр  частиц  и  агрегатов  (мм)
 Анализ
 05
 А
 Т-Н
 А
 о
 1
 |Н
 £3
 О
 1
 ю
 о
 Г
 0,25-ОД
 i
 0.1—0,05
 S
 f
 О
 о
 §
 f
 В
 о
 О
 V
 Агрегатный  и  микро¬
агрегатный
 1,8
 1,8
 7,8
 32,1
 35,3
 18,9
 1,8
 0,5
 Механический
 —
 0,9
 1,1
 1,2
 1,2
 6,5
 44,7
 34,6
 9,8
 Из  этих  данных  видно,  что  при  микроагрегатном  анализе
в  типичном  сероземе  обнаруживается  частиц  от  0,25  до  0,05  мм
€7,4%  и  всего  лишь  2,3%  частиц  <0,01  мм;  при  механическом
же  анализе  этих  частиц  —  соответственно  7,7  и  44,4%.  Следо¬
вательно,  при  подготовке  к  механическому  анализу  было  разру¬
шено  большое  количество  микроагрегатов.  Из  приведенных  дан¬
ных  также  следует,  что  типичные  сероземы  с  полным  основа¬
нием  должны  быть  отнесены  к  микроагрегатным  почвам,  если
еще  учесть,  что  и  агрегатов  крупнее  0,25  мм  в  них  всего  8,2%
(11,4  —  3,2%).
 Н.  А.  Качинский  приводит  данные  А.  Ф.  Макаровой  по  ме¬
ханическому  и  микроагрегатному  составу  двух  почв,  которые
приведены  в  табл.  15.  Из  этих  данных  можно  заключить,  что
у  черноземов  более  80%  всей  почвы  представлено  микроагрега¬
тами  >0,01  мм,  при  механическом  анализе  их  36,5%.  При  ми-
 43

Таблица  15
 Механический  и  микроагрегатный  состав  почв
 (в  процентах  к  весу  сухой  почвы)
 Диаметр  фракций  (мм)
 £
 Н  		N.
 Почва
 Анализ
 |Н
 А
 UO
 CN
 О
 1
 и
 0.25-0,05
 0,05-0,01
 0.01-0.005
 О
 1
 О
 <  0.001
 Фактор
 дисперсное
 Hr100"*
 Чернозем
 обыкновен¬
 Механический  .  ,
 1,9
 34,6
 10,5
 15,7
 32,8
 7,6
 ный,  тяжело¬
суглинистый
 Микроагрегатный
 _
 35,5
 45,3
 9,1
 7,6
 2,5

 (Заволжье)
 Дерново-
 подзолистая,
 Механический  .  .
 1,3
 8,7
 39,2
 18,6
 21,2
 10,9
 14,7
 легкосугли¬
 нистая
 Микроагрегатный

 2,2
 30,4
 43,0
 11,7
 11,1
 1,6

 (Свердлов¬
ская  область)
 кроагрегаином  анализе  частиц  <[0,01  мм  19,2%  и  <0,001  мм  —
всего  2,5%,  при  механическом  же  анализе  этих  частиц  соответ¬
ственно  59,0  и  32,8%.  Иная  ■картина  наблюдается  у  дерново-
подзолистой  легжюсуглинистой  почвы,  у  'которой  частицы  от
0,05  до  0,01  мм  при  подготовке  .к  механическому  анализу  очень
мало  разрушаются.
 В  этой  же  таблице  автор  ивквдит  понятие  «фактора  дисперс¬
ности»  по  Качинскому,  под  которым  понимают  отношение  коли¬
чества  ила  (частиц  <0,001  мм)  ери  микроагрегатном  анализе
(а)  к  количеству  фракции  ила  при  механическом  анализе  (б)
Этот  показатель  в  процентах  реако  различается  для  двух  ука¬
занных  лочв.
 Укажем  также,  что  глинистый  обыкновенный  чернозем  Ка¬
менной  степи  при  механическом  анализе  обнаруживает  79—80%
частиц  меньше  0,01  мм,  а  по  микроагрегатному  —  лишь  2—3%;
в  темно-каштановой  тяжелосуглинистой  почве  Саратовской  об¬
ласти  по  механическому  анализу  —  40—50%,  а  по  шифоагрегат¬
ному  анализу  —  3%  частиц  <0,01  мм.  Даже  в  дерново-подзо¬
листой  суглинистой  почве  Ленинградской  области  только  4—
5%  таких  частиц  при  микроагрегатном  анализе,  а  при  ме¬
ханическом  анализе  устанавливается  более  30%  частиц
<0,01  мм.
 Из  сказанного  следует,  что  в  преобладающем  'большинстве
почв  Советского  Союза  суглинистого,  тяжелосуглинистого  и
глинистого  механического  состава  в  нормальных  условиях  почти
.отсутствуют  высокодисперсные  частицы  в  свободном  состоянии.
Они  образуют  микроагрегаты.  Микроагрегатное  состояние  дис¬
 44

пергированных  фракций  для  указанного  ряда  почв  является  нор¬
мальным.  Именно  это  обстоятельство  выдвинуло  в  кагавсгве  важ¬
ной  методической  задачи  подготовку  почвы  к  механическому
анализу.
 ФИЗИЧЕСКИЕ  УСЛОВИЯ  В  МИКРОСТРУКТУРНЫХ  ПОЧВАХ
 Как  было  сказано  выше,  образование  микроатрегатов  обяза¬
но  процессам  коагуляции  и  слипания  почвенных  коллоидных
частиц.  Такие  процессы  протекают  не  только  в  результате
сдвига  в  катионном  составе  диффузного  слоя.  Как  показали
работы  последних  лет  (В.  Н  Димо,  1960;  И.  Б.  Ревут,  И.  А.  Ро¬
манов,  1966),  под  'воздействием  полимерш-структурообразова-
телей  наряду  с  макроструктурой  также  идет  процесс  образова¬
ния  микроагрегатов.
 Следует,  однако,  учитывать,  что  путь  к  возникновению  мик-
роагрегатов  лежит  не  только  через  укрупнение  высокодйсперс-
ных  частиц,  но  и  через  разрушение  более  крупных  образова¬
ний—  макроэгрегатюв.  Прежде  всего  макроагрегаты  и  комки
разрушаются  под  воздействием  механической  обработки  почвы,
при  движении  по  пашне  домашних  животных,  тягачей,  сельско¬
хозяйственных  машин.  Особенно  ощутим  разрушающий  эффект
машин  при  механической  обработке  почвы.  В  этом  случае  исклю¬
чена  возможность  крошения  почвы;  -пашня  приобретает  ясно
выраженную  глыбистую  поверхность.  Наряду  с  этим  при  обра¬
ботке  сухой  почвы  идет  истирание  почвы  по  отвалу  плуга  и  воз¬
никновение  пыли,  состоящей  из  микроагрегатов  размером  от
0,25  до  0,05  мм,  что  существенно  ухудшает  качество  пашни.
 В  свою  очередь  переход  первичных  механических  элементов
вышкой  дисперсности  в  микроагрегаты  сопровождается  весьма
существенными  изменениями  в  почве,  но  в  данном  случае  в  на¬
правлении  улучшения  почвенных  условий  жизни  растений  и  ми¬
кроорганизмов.  Так,  в  почве,  сложенной  первичными  частицами
коллоидных  размеров,  имеют  место  лишь  одинаковые  поры
весьма  малых  диаметров  (меньше,  чем  у  частиц,  слагающих
почву).  Поскольку  речь  идет  о  чаотицах  коллоидных  размеров,
поры  будут  иметь  диаметр  размером  10-4—10^5  мм.  Расчеты
показывают,  что  вода  в  таких  микропорах  почти  полностью  свя¬
зана  поверхностными  силами  частиц,  практически  неподвижна
и  недоступна  для  корней  высших  растений.
 Частицы  почвы,  насыщенной  натрием,  удерживают  количе¬
ство  воды,  вдесятеро  превышающее  вес  самих  частиц.  При  вы¬
соком  обводнении  они  образуют  студнеобразную  или  илообраз-
ную  массу.  Потеря  воды  такой  почвой  в  результате  испарения
приводит  к  резкому  уменьшению  объема  почвы.  Вследствие  не¬
равномерных  объемных  изменений  в  почве  образуются  большие
трещины.  Часто  солонцовая  почва  распадается  на  комки  и
глыбки  большой  плотности  и  твердости.
 45

Мельчайшие  поры  между  частицами  при  заполнении  водой,
сопровождающемся  набуханием  почвы,  почти  полностью  прекра¬
щают  фильтрацию.  На  таких  почвах  дождевые  и  талые  воды
плохо  задерживаются;  проникновение  их  в  глубокие  слои  почвы
возможио  только  цо  трещинам.  Водный  режим  таких  почв  ни  в
какой  степени  не  соответствует  требованиям  высших  растений.
На  таких  почвах  урожаи  очень  низкие.
 Иные  условия  наблюдаются  в  почвах,  состоящих  из  микро¬
агрегатов.  Здесь  легко  установить  наличие  двух  типов  пор.  Если
внутри  микроатрегата  поры  между  мельчайшими  частицами  бы¬
вают,  как  мы  видели,  величиной  в  10-4  —10~5  мм,  то  между
микроагрегатами  они  заметно  крупнее  5-10-2  —10~3  мм.  Вода
в  таких  порах  обладает  большей  «подвижностью,  а  в  наиболее
кр|улных  из  них  она  доступна  для  растений.  Таким  образом,
в  микроагрегатных  почвах  создаются  более  благоприятные  ус¬
ловия  для  жизни  растений  и  для  жизнедеятельности  микроор¬
ганизмов,  чем  в  почве,  состоящей  из  первичных  частиц  коллоид¬
ных  размеров.
 Совершенно  иначе  идет  процесс  фильтрации  в  микрострук-
турных  почвах.  Это  можно  видеть  ло  данным  С.  И.  Сильвестр  о-
ва,  приведенным  в  табл.  16.
 Таблица  16
 Зависимость  коэффициента  водопроницаемости  от  пористости  (Я)
и  диаметра  пор  (2  г)
 Пористость—Я
(°»  к  объему
 ПОЧВЫ)
 Диаметр  пор  {мм)  —  2  г
 1
 0.5
 0.3
 ОД
 0.05
 <0.01
 30
 0,20
 0,05
 0,018
 0,002
 0,0005
 0,00002
 35
 0,30
 0,075
 0,027
 0,003
 0,00075
 0,00003
 40
 0,50
 0,125
 0,045
 0,005
 0,00125
 0,00005
 45
 0,70
 0,175
 0,063
 0,007
 0,00175
 0,00007
 50
 0,90
 0,225
 0,081
 0,009
 0,00225
 0,00009
 Из  данных  таблицы  видно,  что  коэффициент  водопроницае¬
мости  в  значительной  степени  зависит  от  пористости  почвы  и
диаметра  пор.  Для  случая,  когда  поры  имели  диаметр  меньше
0,01  мм,  что,  как  мы  видели,  характерно  для  почв  с  первичными
частицами  и  при  пористости  30%,  коэффициент  водопроницае¬
мости  приближается  к  0.  Вместе  с  тем  в  микроагрегатных  поч¬
вах  с  пористостью  более  50%  и  с  порами  диаметром  0,05—
0,01  мм  этот  коэффициент  достигает  заметной  величины.  Это
же  явление  можно  видеть  и  по  кривым  рис.  7.  Почва  с  части¬
цами  1  ц  хорошо  фильтруют  только  тогда,  когда  коллоидных
частиц  в  ней  вовсе  нет.  Прибавление  к  этой  почве  35—37%  ча¬
стиц  коллоидных  размеров  приводит  к  резкому  снижению  ско-
 46

расти  фильтрации.  В  почве  с  частицами  0,35  ц  фильтрация  и
в  исходном  состоянии  ©иже.  Прибавление  20—25%  коллоидных
частиц  снижает  скорость  фильтрации  почти  до  нуля.
 Явление  почти  полного  прекра-
 !  30
 а
 J  25
 "20
1  Ю
 I*
 .  i
 чр
 •
 "О
 «
 •  •
 о
 о
 о
 Ч2
 •
 о
 \
 •
 ^ 	5  10  15  20  25  30  35  W
 КоличестВо  частиц,  %
 Рис.  7.  Зависимость  скорости  фильт¬
рации  от  количества  коллоидов  в
почве  (по  Антипову-Каратаеву).
 1  —  для  частиц  диаметром  меньше  1  мк,
 2  —.  меньше  0,35  мк
 щения  фильтрации  в  почвах,
состоящих  из  первичных  ча¬
стиц,  насыщенных  катионом
натрия,  часто  и  в  довольно  ши¬
роких  масштабах  применяется
в  технике  и  в  гидротехнике..
 А.  Н.  Соколовский  предложил
прием  искусственного  солон-
цевания  глин  и  использования
их  в  качестве  одежды  в  ороси¬
тельных  каналах  с  целью  рез¬
кого  снижения  потерь  ороси¬
тельных  вод  на  фильтрацию.
 Сам  прием  заключается  в  об¬
работке  глинистого  материала
поваренной  солью.  Таким  об¬
разом,  коагуляция  почвенных
коллоидов,  перевод  их  в  со¬
стояние  микроагрегатов  является  приемом  улучшения  почв,  на¬
сыщенных  ионом  натрия.
 Интересные  возможности  коренной  мелиорации  солонцов  в
последние  годы  описаны  О.  А.  Агафоновым.  И.  Б.  Ре-
 вутом  (1965).  Авторы  пока¬
т/ди» 	зали, 	что  при  внесении  по¬
 лиакриламида  (ПАА)  в  дозе
90—270  г  на  1  кв.  м  лугово-
степного  среднестолбчатого
солонца  с  последующим  пе¬
ремешиванием  почвы  проис¬
ходят  значительные  измене¬
ния  во  всем  комплексе  фи¬
зических  условий  и  как
следствие  этого  повышается
плодородие  почвы.
 Из  приводимых  в  табл.  17
данных  видно,  что  после  вне¬
сения  ПАА  плотность  почвы
практически  стабилизирова¬
лась  на  высоком  уровне,  т.  е.
почва  стала  значительно
рыхлее.  В  1961  г.  к  концу
сезона  плотность  на  вариантах  оструктуривания  была  ниже,  чем
на  контроле,  на  0,2  г/см3.  Примерно  такой  же  результат  отмечен
и  в  1962  г.
 Рис.  8.  Впитывание  и  фильтрация  со¬
лонцовых  почв  при  обработке  их  поли¬
мером  (ПАА)  на  первоМ'  участке  (по¬
следействие  на  второй  год  после  за¬
кладки  опыта).
 47

На  рис.  8  и  9  приводятся  данные  по  впитыванию  и  фильтра¬
ции  воды  на  участке  1  и  2,  свидетельствующие  о  том,  что  обра¬
ботанные  полимерам  солонцы  фильтруют  воду  значительно  бы¬
стрее,  чем  контрольные  ('в  3—4  и  даже  в  5  раз),  что  не  может
не  оказаться  на  количествах,  воды,  запасаемых  в  почве  разных
делянок.  Урожай  зеленой  массы  кукурузы  возрос  на  делянках  с
полимерами  в  2  раза  и  более.
 В  солонцах,  обработанных  гипсом,  резко  улучшаются  не
только  физико-лимические,  но  и  физические  условия  жизни  рас¬
тения.  Дождевые  и  талые  воды  неср'ашенно  быстрее  .проникают
в  глубь  почвы,  накапливаются  ©  ней  и  в  дальнейшем  служат  для
водного  питания  растений.  Существенно  улучшаются  и  воздуш¬
ные  условия  в  почве.  Это
способствует  подъему  ми¬
кробиологической  дея¬
тельности.
 Важную  роль  играет
микроструктура  в  устой¬
чивости  почвы  к  ветровой
и  водной  эрозии.  По  дан¬
ным  Н.  А.  Соколова,  мно¬
гократно  подтвержденны-
ными  другими  авторами,
разрушающее  действие
ветра  на  почву  тесно  свя¬
зано  с  размерами  частиц,
из  которых  почва  состоит.
Частицы,  приближающие¬
ся  к  размерам  0,25  мм,
приходят  в  движение
лишь  йри  силе  ветра  у  по¬
верхности  лочвы  6—7  м/сек.  Столь  же  заметную  защитную
роль  укрупненные  микроагрегаты  играют  и  при  водной  эрозии
почв.
 М'икроатрегатяые  лочвы  играют  важную  роль  в  сельском
хозяйстве  страны.  Как  мы  уже  видели,  наиболее  характерными
почвами  с  митфоагрегашным  строением  являются  сероземы,
имеющие  широкое  распространение  в  раде  республик  нашей
страны:  Узбекской,  Туркменской,  Таджикской,  Казахской,  Кир¬
гизской  и  др.  Многие  ценные  технические  культуры,  и  прежде
всего  хлопчатник,  сахарная  свекла  и  др.,  при  соответствующем
уходе  дают  высокие  урожаи.  Известно  также,  что  и  на  огром¬
ных  пространствах  по  дво  листы  х  почв  с  их  мш^роагрегатным  со¬
ставом  с  большим  успехам  возделываются  картофель,  овощи,
зерновые,  лен,  кормовые  и  др.  культуры.  Тем  не  менее,  важно
учесть,  что  микроагрегатные  почвы  вовсе  не  идеальны  по  своим
свойствам.  Для  получения  высоких  урожаев  необходимы  значи¬
тельные  энергетические  и  трудовые  затраты.  Микроагрегатные
 Рис  9.  Впитывание  и  фильтрация  со¬
лонцовых  почв  на  втором  участке  в  за¬
висимости  от  количества  внесенного
полимера  (ПАА).
 48

Таблица  17
 Динамика  плотности  почвы  (г/см9)  в  связи  с  обработкой
солонцов  полиакриламидом
 Участок  1.  1961  г.
 Участок  2,  1962  г.
 Вариант  опыта
 Слой
 ПОЧВЫ  {СМ)
 5/VII
 18/VII
 4/IX
 9/IX
 8/VI
 13/VIII
 16/VIII
 Контроль  .  .  |
 0—10
 10—20
 1,08
 1,12
 1,12
 1,15-
 1,17
 1,20
 1,22
 1,18
 1,04
 1,08
 1,11
 1,16
 1,14
 1,16
 ПАА-90  .  .  •  {
 0—10
 10—20
 0,96
 0,91
 0,95
 0,94
 1,С0
 0,97
 1,23
 1,11



 ПАА-180  .  •  •  {
 0—10
 10—20
 0,95
 0,86
 0,87
 0,87
 1,02
 1,07
 0,96
 0,96
 1,02
 1,10
 1,02
 1,08
 1,06
 1,10
 ПАА-270  •  •  ■  {
 0—10
 10—20
 0,93
 0,93
 1,00
 0,97
 0,96
 0,98
 1,01
 0,95
 1,00
 1,02
 1,02
 1,06
 1,06
 1,10
 почвы  способны  к  самоуплотнению,  сильно  они  уплотняются  под
влиянием  обильных  осадков,  поливов  и  т.  д.
 По  данным  В.  В.  Чербаря  (1967),  в  среднеоуглинистых  и  гли¬
нистых  светлых  сероземах  за  вегетационный  период  происходят
весьма  резкие  изменения  плотности  почв.  До  предпосевного
периода  объемный  вес  верхних  слоев  почвы  колебался  в  пре¬
делах  1,20—1,30  г/см3,  после  пятого  «олива  эти  характеристика
достигли  1,35—1,53  г/сл#.  И,  наконец,  после  окончания  вегета¬
ционного  периода  она  уже  достигла  1,6  г/см3.  Для  культурных
почв  это  предельно  высокая  плотность.  В  почве,  содержащей
20—25%  влаги  к  объему,  практически  прекращается  газообмен
между  почвой  и  призамной  атмосферой.  В  такой  почве  начи¬
наются  процессы  типа  анаэробных.
 Особенно  неблагоприятные  условия  возникают  в  подобных
почвах  при  образовании  предельно  уплотненной  корчей  на  по¬
верхности  почвы.  Дж.  Ф.  Лутц  отмечает,  что  почвенные  вории  —
это  твердые  слои,  которые  образуются  на  поверосности  почвы
главным  образом  под  влиянием  ударного  действия  кашель  дождя
и  некоторых  других  причин.  Заметим,  что  особо  прочная  и  гу¬
бительная  для  растений,  например,  хлопчатника,  сахарной
свеклы  и  др.  корка  возникает  при  поливе  сероземов  затопле¬
нием.  Уничтожение  возникшей  под  влиянием  неправильного  по¬
лива  поверхностной  корки  представляет  большие  трудности  и
требует  больших  энергетических  затрат.
 Наконец,  весьма  часты  случаи  образования  почвенной  по¬
верхностной  корки  в  условиях  нашего  севера  на  слабоокульту-
ренных  суглинистых  и  глинистых  разностях  как  результат
•обильных  дождей.  Одной  из  главных  отрицательных  сторон
иорки  являются  затруднения,  создаваемые  для  появления  всхо¬
дов  хлопчатника,  сахарной  свеклы,  зерновых  и  многих  других
культур  вследствие  .предельно  высокой  твердости  поверхност¬
ного  слоя.  Вое  это  нередко  приводит  к  необходимости  пересева
 49

культур,  запаздыванию  в  развитии  растений  и  к  снижению»
урожая.
 Но  и  после  появления  всходов  корка  продолжает  ухудшать
ночвенные  условия  жизни  растений:  снижает  водопроницае¬
мость,  повышает  скорость  испарения  влаги  из  почвы,  резко1
ухудшает  воздухе-  и  газообмен  между  почвенным  и  атмосфер¬
ным  воздухом.
 Весьма  своеобразно  происходит  процесс  иссушения  микроаг-
регатных  почв.  Данные  ло  этому  вопросу  получены  М.  М.  Аб¬
рамовой,  А.  Ф.  Большаковым,  Н.  С.  Орешкиной,  А.  А.  Роде.
Изучение  этого  явления  было  проведено  в  лабораторных  усло¬
виях  в  насыпных  колоннах,  поверхность  которых  нагревалась
электрическими  лампами  для  усиления  процесса  иссушения-
Наряду  с  этим  оно  изучалось  также  в  поле¬
вых  условиях  (на  изолированных  призмах
с  ненарушенным  строением  площадью  от  1!
до  4  м2,  высотой  от  1,5  до  2,0  м).
 Из  обширного  материала  мы  здесь  рас¬
сматриваем  лишь  те  процессы,  которые  про¬
ходят  в  микроструктурных  суглинистых  и
пылеватых  почвах  и  грунтах.
 В  лабораторных  условиях  процесс  иссу¬
шения  почвы  в  колонне  из  легкого  суглинка
идет  сплошным  фронтом,  так,  что  подвешен¬
ная  влага  расходуется  на  испарение  из  всей
толщи  (рис.  10).  В  полевых  условиях  из  не-
орошаемого  серозема  за  93  дня  опыта  ис¬
парилось  около  одной  трети  общего  запаса*
влаги  и  около  половины  содержания  доступ¬
ной  влаги.  И  в  этом  случае  наблюдается
сравнительно  быстрое  и  значительное  иссу¬
шение  всей  толщи  влаги  в  1,5-метровом
слое.  Это,  безусловно,  является  отрицатель¬
ной  стороной  микроагрегатных  почв.
 Из  сказанного  легко  заключить,  что  ми~
кроструктурные  почвы  обладают  рядом  благоприятных  свойств,
по  сравнению  с  полностью  диспергированными  почвами.  Но  к
они  в  свою  очередь  нуждаются  в  мелиорации  с  целью  придания,
им  физических  свойств,  благоприятных  для  биологической  дея¬
тельности  культурных  растений  и  микроорганизмов.
 МАКРОСТРУКТУРА  ПОЧВЫ.
 Проблема  макроструктуры  почвы.  Учение  о  макроструктуре
занимает  видное  место  не  только  в  физике  почв  и  в  почвоведе-
нии  вообще,  но  и  в  земледелии.  С  характерам  макроструктуры)’
связываются  физические  условия  в  почве,  гидрофизика,  агрофи¬
зика,  термофизика,  а  следовательно,  в  какой-то  степени  и  усло-
 Влажтсть,  %
0  5  10  15  20
 10
20
30
К  Ю
-  50
|  60
'М  70
$80
90
100
 Рис.  10  Испарение
влаги  из  колонны
легкого  бесструктур¬
ного  суглинка.
 /  —  до  испарения,  2  —
испарение  через  5  меся¬
цев,  3  —  через  8  меся¬
цев.
 50

вия  жизни  высших  растений  и  микрофлоры.  Проблеме  почвен¬
ной  макроструктуры  посвящены  многочисленные  исследования,
касающиеся  теории  вопроса,  методики  исследования  и  экспери¬
ментальных  поисков.  И  хотя  многие  аспекты  почвенной  макро¬
структуры  до  настоящего  времени  остаются  дискуссионными  и
требуют  дальнейшего  изучения,  наиболее  существенные  поло¬
жения,  рассматривающие  генезис  структуры,  факторы  ее  обра¬
зования  и  разрушения,  роль  ее  в  почвенных  условиях  жизни
растений  следует  считать  хорошо  изученными  и  твердо  установ¬
ленными.
 Прежде  всего  следует  рассмотреть  явления,  связанные  с  об¬
разованием  почвенной  макроструктуры,  почвенных  маюроагре-
гатов,  выяснить  силы,  обусловливающие  «возникновение  почвен¬
ных  о!бр  азов  амий,  более  крупных,  чем  макроагрегаты.
 Следует  отметить,  что  именно  в  агрономической  литературе
нашей  страны  указанные  вопросы  более,  чем  в  специальной
литературе  любой  другой  страны,  были  всесторонне  рассмот¬
рены.  Это  является  результатом  большого  знамения,  которое
придается  земледелию  в  нашей  стране  в  последние  десятиле¬
тия,  особенно  на  макроструктур  ных  почвах.
 Очень  важно  располагать  объективными  и  достаточно  точ¬
ными  методами  изучения  и  измерения  структуры  и  процессов  ее
образования.  Как  и  при  изучении  любого  природного  явления,
недостаточно  точные  методы  способны  затормаживать  надолго
развитие  науки.  Достаточно,  например,  указать,  что  ни  роль  от¬
дельных  природных  факторов  в  образовании  почвенной  струк¬
туры,  ни  оценка  роли  структуры  в  почвенных  условиях  жизни
растений  не  могут  быть  достаточно  ясно  оцределены  при  отсут¬
ствии  надежных  методов  изучения  качественной  и  количествен¬
ной  характеристик  почвенного  комочка.
 Важнейшее  значение  -при  этом  имеет  также  характеристика
зависимости  физических  и  физико-химических  условий  в  почве
от  ее  структуры.  Эта  зависимость  изучается  у  нас  в  течение
многих  десятилетий.  Уже  накоплен  колоссальный  материал,  по¬
зволяющий  сделать  вполне  определенные  выводы.
 Но  самыми  главными  являются  вопросы  теории  и  практики
создания,  разрушения  и  последующего  восстановления  почвен¬
ной  структуры.  Именно  здесь  происходит  тесное  сочленение,
смыкание  физики  почв,  в  частности  учения  о  почвенной  струк¬
туре,  с  земледелием  и  растениеводством.
 Процессы  образования,  разрушения  и  восстановления  макро¬
структуры  почв.  Выше  было  указано,  что  в  результате  процессов
коагуляции  и  последующего  слипания  почвенных  частиц  воз¬
никают  микроагрегаты,  то,  есть  образования,  состоящие  из  пер¬
вичных  механических  частиц.  Если  элементарную  почвенную
частицу  мы  рассматриваем  как  первичную,  то  микроагрегат  с
известным  основанием  может  рассматриваться  как  вторичное
образование.
 51

В  предыдущем  разделе  можно  было  также  заметить,  например*
при  описании  явлений  коркообразования,  способность  почвенной
массы  слипаться  в  значительно  •более  крупные  образования.
 В  природе  почти  на  каждом  шагу  можно  (наблюдать  не
только  микроагрегаты,  ,ню  и  камки  и  даже  очень  крупные  глыбы,
образованные  из  почвенной  массы  или  из  подпочвенной  мате¬
ринской  породы.  Больше  того,  нерещко  можно  наблюдать  сли¬
пание  всей  почвенной  маюсы  в  единое  тело,  а  при  иссушении
почвы—образование  крупных  трещин,  ограничивающих  приз¬
мы  почвы  и  подпочвы  весьма  значительных  размеров.  Естест¬
венно,  что  возникновение  столь  крупных  образований  в  почве
должно  быть  обусловлено  соответствующим  и  физическими  си¬
лами.  Вместе  с  тем,  если  мы  возьмем  образец,  поставим  ©го
в  условия  иссушения,  а  потом  произведем  рассев  этого  об¬
разца  на  колонке  сит  с  оггверкйвдми  разных  размеров,  то  Mbs
обнаружим  наличие  в  образце  комочков  и  зерен  самых  различ¬
ных  размеров.  Отсюда  легко  придти  к  заключению,  что  в  почве
проявляются  силы  не  только  для  оклеивания  почвенных  частиц,
и  микроагрегатов  в  очень  крупные  образования,  но  и  для  после¬
дующего  расчленения  почвенной  массы  на  агрегаты.
 Образование  макроагрегатов  связано  с  физическим  строе¬
нием  почвенных  частиц,  точнее,  с  различием,  существующим  в
строении  поверхностных  слоев  частиц  и  их  внутреннего  ядра-
Если  внутренняя  часть  минеральной  частицы,  как  уже  указы¬
валось  выше,  может  рассматриваться  как  типичный  кристалл»
то  поверхностные  слои  молекул  или  ионов  находятся  в  тесном
взаимодействии  с  молекулами  воды  и  приобретают  консистен¬
цию  сильно  набухшего  в  воде  материала.
 В  работах  П.  В.  Вершинина  приводится  сводка  литературы
по  рассматриваемому  вопросу,  из  которой  легко  можно  ви¬
деть,  что  еще  со  времен  Фарадея  было  хорошо  известно  о
наличии  на  поверхности  такого  материала,  как  стекло,  геле¬
образной  пленки  из  кремнезема.  Кушмен  еще  в  1905  г.  мето¬
дом  микроскопического  анализа  глинистых  материалов  дока¬
зал,  что  связывание  частиц  обусловлено  образованием  и  взаи¬
модействием  коллоидных  оболочек  на  поверхности  этих
частиц.
 П.  В.  Гребенщиков  считал,  что  всякая  горная  порода  при*
достаточном  измельчении  должна  обладать  свойствами  це¬
мента.  Теперь  также  известно,  что  даже  частицы  первичных
минералов,  например  кварца,  достаточно  измельченные,  при
соприкосновении  приходят  во  взаимодействие.  Аналогичные
явления  протекают,  несомненно,  и  в  почве.
 Б.  Б.  Полынов  показал,  что  в  процессе  выветривания  на
поверхности  частиц  полевого  шпата  образуется  непрозрачный,
мутный  слой,  и  это  связано  с  потерей  калия,  натрия  и  кальция
поверхностными  молекулами  полевого  шпата.  По  данным  не¬
которых  авторов,  толщина  поверхностных  пленок  в  чистой  воде
 52

достигает  70  А  и  может  резко  возрастать  при  помещении  ча¬
стиц  минерала  или  почвы  в  раствор  электролита.
 М.  М.  Филатов  изучал  характер  окрашивания  глинистых
суспензий  в  сильно  разбавленном  растворе  органических  краси¬
телей  (метилвиолет,  эозин).  При  этом  наблюдалось  значительно
более  интенсивное  окрашивание  внутри  частицы  и  сходило  по¬
степенно  на  нет  в  направлении  жидкой  среды,  что  указывает,
по  мнению  автора,  на  наличие  коллоидной  набухающей  обо¬
лочки  на  периферии  частиц.  Подобные  явления  этот  автор
наблюдал  для  частиц  размером  от  5  до  1  ц.
 Все  изложенное  выше  дает  основание  рассматривать  взаимо¬
действие  между  частицами  и  микроагрегатами  как  результат
их  склеивания  поверхностными  набухающими  слоями.  При-
 Рис.  11  Трафареты  блоков  для
испытания  почвы  на  разрыл
(i)  и  на  сжатие  (2).
 Рис  12  Прибор  для  определения  со¬
противления  образца  разрыву  и  сжа¬
тию  по  Михаэлису.
 /  —  штатив.  2  —  устройство  для  захвата
пробы,  3  —чашка  весов,  4  —  рычаг  весов
 нудительное  соприкосновение  между  микроагрегатами,  имею-
щее  место  в  природных  условиях,  способствует  этому  процессу.
В  качестве  второй  стадии  изучаемого  явления  следует  рас¬
сматривать  иссушение  почвы,  в  результате  чего  возникшие-
связи  заметно  упрочняются.  Чем  больше  давление  на  почвен¬
ную  массу,  тем  больше  контактов  возникает  между  частицами
и  тем  больше  силы,  возникающие  между  ними.
 П.  В.  Вершинин  приводит  результаты  следующего  опыта.
Образец  подзолистой  тяжелосуглинистой  почвы  был  растерт
и  просеян  через  сито  с  отверстиями  0,25  мм  в  диаметре.  Затем
при  разной  влажности  почвы  ее  набивали  в  трафарет,  имею¬
щий  форму  восьмерки  (рис.  11),  так,  что  в  расчете  на  сухук>
почву  во  всех  трафаретах  был  один  вес.  Затем  почву  доводил»
до  воздушно-сухого  состояния  и  определяли  прочность  на  раз¬
рыв  специальным  прибором  Михаэлиса  (рис.  12).
 5$

Из  полученных  данных  был  сделан  вывод,  что  чем  выше
влажность  в  пределах  изученных  интервалов  влажности  в  мо¬
мент  набивки  трафаретов,  тем  прочнее  слипаются  частицы,  что
и  обнаруживается  при  высыхании  образца.
 Нельзя  также  не  учитывать  и  механизм  взаимодействия  поч¬
венных  частиц  под  влиянием  капиллярных  сил.  Из  повседнев¬
ных  наблюдений  хорошо  известно,  что  сухая  почва,  доведенная
до  порошкообразного  состояния,  сыпуча.  Но  достаточно  сколь¬
ко-нибудь  увлажнить  образец,  и  тогда  перемешивание  его  вы¬
зывает  образование  комочков.  Это  относится  в  равной  степени
как  к  образцам  тяжелых  почв,  так  и  к  супесям  и  даже  к  тон¬
ким  пескам.  Любое  контактирование  частиц  и  агрегатов  при¬
водит  к  образованию  произвольной  формы  капилляров,  раз¬
меры  которых  зависят  от  размеров  контактирующих  частиц.
При  смачивании  почвы  водой  здесь  возникают  мениски,  в  слу¬
чае  если  почвенные  частицы  имеют  вогнутую  форму.  Под.  вог¬
нутой  поверхностью  менисков  давление  жидкости  пониженное.
Это  создает  возможность  для  слипания  частиц  в  результате
избытка  внешнего  давления,  оказывающего  сжимающее  дей¬
ствие.
 Величина  этого  сжимающего  действия  пропорциональна
коэффициенту  поверхностного  натяжения  жидкости  и  обратно
пропорциональна  радиусу  кривизны  мениска:
 где:  Р  —  капиллярное  давление,  а—коэффициент  поверх¬
ностного  натяжения  жидкостей,  г  —  радиус  кривизны  мениска.
 Б.  В.  Дерягин  предложил  капиллярное  давление  выражать
через  удельную  поверхность  материала.  Это  устраняет  необ¬
ходимость  выяснять  радиусы  капилляров,  определение  которых
чрезвычайно  затруднительно.  Тогда  приведенная  формула  при¬
обретает  следующий  вид:
 P=Sacos<p. 	(10)
 Здесь  S  —  удельная  поверхность  почвенных  пор,  а  <р  —  угол
смачивания  водой  стенок  капилляров.
 Исходя  из  приведенных  соображений  об  упрочняющем  эф¬
фекте  при  увлажнении  почв,  П.  В.  Вершинин  провел  определе¬
ние  сопротивления  почвенных  блоков  разрыву,  пользуясь  теми
же  «восьмерками»  (см.  рис.  11).  Полученные  автором  данные
приводятся  в  табл.  18.
 Данные  таблицы  показывают,  что  сопротивление  разрыву
имеет  максимум  при  влажности,  близкой  к  полному  запол¬
нению  объема  пор.  При  дальнейшем  повышении  влагосодержа-
ния  механическая  прочность  падает.  Между  частицами  обра¬
зуются  толстые  пленки  воды,  ослабляющие  силы  сцепления.
 54

Величина  сжимающего  давления  обратно  пропорциональна
радиусу  кривизны  мениска.  Это  значит,  что  чем  меньше  раз¬
меры  частиц  почвы,  тем  меньше  поры  и  радиусы  кривизны
и  тем  больше  силы  стягивания  частиц,  сила  сжимающего  дей¬
ствия.  Анализ  физической  природы  явления  слипания  почвен¬
ных  частиц  менисковыми  силами  свидетельствует  о  том,  что-
этому  фактору  нельзя  приписывать  универсальный  характер.
Взаимодействие  частиц  должно  прекратиться  вслед  за  исчезно¬
вением  менисков,  например,  при  полном  высушивании  блока.
Однако  даже  самое  тщательное  их  высушивание  при  совмест¬
ном  действии  высоких  температур  и  вакуума  не  приводит
к  разрушению  комочков.  В  большинстве  случаев  они  даже
приобретают  максимум  прочности.  С  другой  стороны,  при  по¬
гружении  почвенных  комков  в  воду  также  исчезают  мениски.
Между  тем  лишь  часть  комков  разрушается.  Нередко  значи¬
тельная  их  часть  длительно  сохраняется  в  воде.
 Таблица  18
 Сопротивление  дерново-слабоподзолистой  почвы
разрыву  в  зависимости  от  ее  влажности
 (общая  пористость  в  опытах  47,2%)
 Влажность  f2n)
 Свободная
 пористость
 Сопротив¬
 ление
 разрыву
 (г!см*)
 Погреш¬
 ность
 ±
 Число
 опытов
 к  весу
почвы
 к  объему
почвы
 10,17
 13,2
 34,0
 70
 8
 10
 17,1
 22,2
 25,0
 87
 12
 10
 29,7
 38,7
 8,5
 90
 7
 10
 34,6
 45,0
 2,2
 138
 9
 10
 40,3
 52,4*
 —
 104
 8
 10
 *  Переувлажнение  с  изменением  объема.
 Из  сказанного  можно  заключить,  что  капиллярные  силы
играют  весьма  существенную  роль  в  процессах  слипания  поч¬
венных  частиц  лишь  в  какой-то  средней  области  увлажнения
почвы.
 Следует  также  иметь  в  виду,  что  и  описанное  выше  явление
слипания  (цементация)  почвенных  частиц  и  микроагрегатов,
имеющее  место  при  взаимодействии  поверхностных,  набухаю¬
щих  в  воде  частей  гранулы,  также  не  позволяет  объяснить  все
разнообразие  процессов,  встречающихся  в  природе.  Прежде
всего  сам  процесс  набухания  поверхностной  части  макроагре¬
гата  и  самой  частицы,  как  правило,  носит  обратимый  харак¬
тер.  Следовательно,  после  того,  как  сухой  агрегат  или  сцемен¬
тированный  слой  почвы  подвергаются  обильному  увлажнению,,
поверхностные  частицы  вновь  набухают,  связь  между  части¬
 55

цами  ослабевает,  а  в  некоторых  случаях  полностью  исчезает.
Следовательно,  и  этот  механизм  взаимодействия  частиц  и
микроагрегатов  не  может  служить  объяснением  широко  рас¬
пространенному  в  природе  явлению  предельно  высокой  устой¬
чивости  макроагрегатов  в  воде  даже  при  многолетнем  нахож¬
дении  их  в  ней.  В  почвах  одного  типа  преобладающая  часть
агрегатов  обладает  водостойкостью  или  водопро^ностью.  В  дру¬
гих  обнаруживается  лишь  незначительная  часть  таких  комоч¬
ков.  Но  в  почвах  среднего  или  тяжелого  механического  состава
в  корнеобитаемых  слоях  они  всегда  имеются.  Следовательно,
возникает  вопрос  о  природе  водопрочности  почвенных  агрега¬
тов,  о  сущности,  механизме  процессов,  ведущих  к  возникно¬
вению  водопрочности  в  почвенных  макроагрегатах.  Возникно¬
вение  в  почвенных  агрегатах  водопрочности  и  причины,  ее
обусловливающие,  будут  предметом  последующего  рассмот¬
рения.
 ПРОЦЕССЫ  КРОШЕНИЯ  ПОЧВЫ  НА  АГРЕГАТЫ
И  ФАКТОРЫ.  ИХ  ОБУСЛОВЛИВАЮЩИЕ
 В  большинстве  случаев  в  почве  можно  обнаружить  боль¬
шое  разнообразие  агрегатов  по  размерам  и  формам.  Это  сви¬
детельствует  о  том,  что  в  природе  наряду  с  процессами  взаимо¬
действия  и  слипания  частиц  и  микроагрегатрв  непрерывно
действуют  агенты  расчленения  почвенной  массы  на  комочки,
структурные  отдельности.
 В  общем  виде  факторы,  расчленяющие  почву,  могут  быть
классифицированы  следующим  образом:  1)  агенты  биогенного
происхождения:  корневая  система  растений,  роющие  и  копаю¬
щие  животные,  дождевые  черви;  2)  агенты  климатогенного  ха¬
рактера—  увлажнение  и  высыхание,  смена  температур,  замо¬
раживание  и  оттаивание  почвы  и  другие;  3)  деятельность  че¬
ловека,  связанная  с  механической  обработкой  и  с  другими
.приемами  воздействия  на  почву.
 При  изучении  расчленяющего  действия  того  лли  иного
•агента  на  почву  важно  иметь  объективные  методы  количествен¬
ного  изучения  явлений,  в  частности  уметь  определять  возможно
точнее  содержание  комочков  разных  размеров  в  почвенном
образце.
 Под  макроагрегатом  мы  понимаем  образования  определен¬
ных  размеров,  состоящих  из  первичных  частиц,  или  микроагре¬
гатов,  пришедших  во  взаимодействие,  скрепленных  силами  раз¬
личной  природы.  Как  правило,  в  преобладающем  большинстве
•почв  макроагрегаты  состоят  из  микроагрегатов,  что  обнаружи¬
вается  при  определении  микроагрегатного  состава  комочков.
Диаметры  макроагрегатов  должны  быть  как  минимум  вдвое
больше,  чем  микроагрегатов.  В  преобладающем  числе  совре¬
менных  работ  нижней  границей  макроагрегатов  считаются  об¬
разования,  имеющие  в  диаметре  0,25  мм  и  более.
 М

Что  касается  верхней  границы  размеров  почвенных  макро¬
агрегатов,  то  она  (в  известной  мере  условна  и  носит  ярко  вы¬
раженный  зонально-географический  характер.  Для  условий  за¬
сушливой  зоны,  как  мы  увидим  ниже,  достаточно  точно  уста¬
новлено,  что  лучшими  свойствами  обладают  агрегаты  от  0,5
до  2—3  мм.  В  большинстве  же  работ  принято  считать  опти¬
мальными  размеры  агрегатов  от  0,25  до  7  мм,  а  в  некоторых
случаях  даже  до  10  мм  в  диаметре.
 Таким  образом,  при  анализе  любого  образца  почвы  следует
ожидать  3  группы  агрегатов:  1)  самые  мелкие  (<0,25  мм)—
микроагрегаты;  2)  средние  по  размерам  (от  0,25  до  7—
10  мм)  —  макроагрегаты;  3)  самые  крупные  комки,  глыбки  и
глыбы  (>7—10  мм).
 Убедительной  характеристикой  структурного  состава  почвы
является,  отношение:
 К—  £  > 	(11)'
 где:  К—коэффициент  структурности,  С  —  количество  макро¬
агрегатов  от  0,25  до  7  мм  (в  %),  Б  —  сумма  агрегатов
<0,25  мм  и  комков  7  мм.
 Из  этого  можно  заключить,  что  чем  больше  К,  тем  лучше-
структура  почвы.
 Процесс  определения  структурности  почвы  обычно  сводится
к  ряду  сравнительно  простых  операций.  С  помощью  литрового-
цилиндра  берут  образцы  почвы  именно  из  тех  мест,  которые
исследователю  представляются  достаточно  характерными  для
данного  поля.  Количество  образцов  для  оценки  структурности-
поля  определяют  в  зависимости  от  однородности  почвенного
покрова.  Пяти  образцов,  взятых  с  поля  площадью  до  800  га,
оказывается  достаточно  при  однородности  поля  по  почве  и  по
степени  ее  окультуренности,  в  то  время  как  при  пестром  поч¬
венном  покрове  количество  образцов  должно  быть  увеличено
в  3—5  раз.  В  последнем  -случае  иногда  прибегают  к  составле¬
нию  средних  образцов  и  к  их  последующему  анализу.  Взятые  •
образцы  помещают  на  отдельных  листках  бумаги,  препарируют  *
до  возможных  отдельностей  (по  наметившимся  трещинам)  и
высушивают  до  воздушно-сухого  состояния.  Затем  каждый
образец  взвешивают,  помещают  на  колонку  сит  и  рассевают.
Часто  'рассевание  производят  в  2—3  приема,  чтобы  обеспечить  .
наиболее  полное  разделение  комочков  по  размерам.
 Применяющиеся  в  настоящее  время  для  агрегатного  ана¬
лиза  -колонки  составлены  из  сит  с  отверстиями  0,25;  0,5,  1,0;
2,0;  3,0;  5,0;  7,0  мм  и,  кроме  того,-  имеют  верхнюю  крышку  и
нижний  поддон.  Искусство  аналитика  сводится  к  соблюдению  •
по  возможности  равных  воздействий  при  рассеве  каждого  об¬
разца.  После  окончания  рассеивания  взвешивают  оставшиеся
на  каждом  сите  агрегаты  и  определяют  процент  каждой  фрак¬
 57

ции  к  общему  весу  исходного  образца  почвы.  Этот  анализ
носит  название  структурного,  или  сухого,  рассева  почвы.  Не¬
смотря  на  примитивность  техники  и  применяемого  оборудо¬
вания,  данные  этого  анализа  нередко  весьма  ценны  и  позво¬
ляют  объективно  судить  об  эффективности  тех  или  иных  при¬
емов  агротехники.
 Особенно  важно  знать  структурный  состав  при  изучении  эф¬
фективности  новых  почвообрабатывающих  орудий.  Большой
удельный  вес  в  изучаемом  образце  микроагрегатов  свидетель¬
ствует  о  распыляющем,  излишне  дробящем  действии  рабочих
органов  машины.  С  другой  стороны,  наличие  в  изучаемой  дючве
значительного  количества  комков  и  глыб  диаметром  в  10—
50  мм  свидетельствует  о  недостаточно  полном  крошении  почвы
при  ее  механической  обработке.
 Нет  необходимости  доказывать,  что  и  избыток  пыли  и  пре¬
обладание  крупных  комков  и  глыб  в  большинстве  случаев  ухуд¬
шают  условия  роста  растений.  В  частности,  пылеватая  фрак¬
ция  открывает  возможность  образования  корки.  В  то  же  время
глыбы  и  комки  затрудняют  появление  всходов,  понижая  при
этом  полевую  всхожесть  семян,  продуктивность  растений  и  уро¬
жайность  поля.
 ПРОЦЕССЫ  СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ  В  ПОЧВЕ
 Структурообразование  в  почве  при  ее  увлажнении  и  высы¬
хании.  Расчленение  почвенной  массы  на  структурные  отдель¬
ности  происходит  по  преимуществу  под  влиянием  объемных  из¬
менений  в  ней.  Одним  из  факторов  такого  рода  является  попе¬
ременное  увлажнение  и  высыхание.  Если  считать,  что  для  всех
размеров  частиц  толщина  набухающего  слоя  является  вели¬
чиной,  близкой  к  постоянной,  то  станет  ясным,  что  чем  выше
дисперсность  почвенной  системы,  тем  сильнее  будут  выражены
объемные  изменения  вследствие  набухания  почвенных  частиц.
 Максимально  возможный  для  данной  почвы  объем  будет
наблюдаться  при  длительном  пребывании  почвы  в  хорошо
увлажненном  состоянии.  При  высыхании  объем  ее  уменьшается,
причем  степень  уменьшения  прямо  пропорциональна  дисперс¬
ности  почвы.  Процесс  сжатия,  поскольку  он  недостаточно  рав¬
номерен  во  всех  направлениях,  приводит  к  образованию  тре¬
щин,  .т.  е.  к  расчленению  всей  массы  почвы.  Однако  характер
системы  трещин  и  эффект  расчленения  почвы  зависят  от  интен¬
сивности  процесса  иссушения  почвы,  механического  состава,
содержания  органического  вещества,  растворенных  солей  и  об¬
менных  оснований,  а  также  от  ее  плотности.
 Наиболее  важным  является  механический  состав  почвы,
особенно  наличие  крупных  механических  элементов.  При  усадке
почвы  крупные  песчаные  частицы  приходят  в  соприкосновение
и  образуют  мало  сжимаемый  остов,  препятствующий  дальней¬
 58

шему  уплотнению  почвы  и  уменьшению  ее  объема.  Это  явле¬
ние  в  какой-то  степени  иллюстрируется  кривой  (рис.  13)
Л.  Бэвера,  из  которой  следует,  что,  начиная  с  определенной
точки  а,  усадка  почвы,  как  функция  влажности,  теряет  прямо¬
линейный  ход  и  идет  медленней,  чем  до  этого.  Эта  точка,  ве¬
роятно,  соответствует  моменту  образования  остова  или  ске¬
лета  из  крупных  частиц.  Такого  же  рода  явление  образования
остова  может  наблюдаться  при  высыхании  почвы,  обладающей
значительным  количеством  устойчивых  в  воде  и  механически
прочных  макроагрегатов.  Существенным  для  характера  усадки
почв  и  образования  трещин  при  высыхании  является  содер¬
жание  и  характер  поглощенных  оснований.  Интересны  данные
П.  В.  Вершинина  по  выяснению  роли  указанных  факторов  на
трещиноватость  почвы.  Как
заключает  автор,  при  незна¬
чительном  содержании  гу¬
муса  в  почве  только  при  на¬
сыщении  ее  ионами  водоро¬
да  и  кальция  образуется
некоторое  количество  тре¬
щин.  При  значительном  со¬
держании  гумуса  трещин
образуется  значительно
больше,  причем  избранный
критерий  трещиноватости
{мм!см2),  без  учета  других
характеристик  трещин,  не
позволяет  выделить  роль
обменных  оснований  при
высоком  содержании  орга¬
нического  вещества.
 Вместе  с  тем  необходимо  отметить,  что  прибавление  орга¬
нического  вещества  обусловливает  нарастание  трещиноватости
только  до  определенного  предела.  Увеличение  его  свыше  10%
к  весу  почвы  во  многих  случаях  приводит  даже  к  снижению
трещиноватости  в  почве  при  ее  высыхании.
 Из  сказанного  можно  сделать  заключение,  что  структуро¬
образующий  эффект  при  высушивании  увлажненной  почвы  бу¬
дет  зависеть  от  степени  увлажнения,  а  также  от  типа  почв  (и
в  частности  от  содержания  в  ней  органического  вещества).
Это  в  известной  мере  можно  видеть  из  данных  П.  Г.  Адерихина
(табл.  19).
 При  увлажнении  каменностепного  обыкновенного  и  мощ¬
ного  чакинского  чернозема  до  80%'  от  полной  влагоемкости
образуется  до  65%  агрегатов  оптимальных  размеров  (3,0—
0,5  мм).  Интересно,  что  в  этом  случае  при  высыхании  обильно
увлажненной  почвы  образуется  структурных  отдельностей  даже
больше,  чем  их  было  в  исходном  состоянии.
 Рис.  13.  Усадка  почвы  в  зависимости,
от  влажности  по  Бэверу.
 59

Таблица  19
 Влияние  высушивания  на  формирование  почвенной  структуры
 (количество  фракций  структурного  состава
в  процентах  к  весу  почвы)
 Почва
 Влажность
(%  от  полной
влагоемкости)
 Диаметр  агрегатов  (мм)
 Г  3
 3-1
 1-0.5
 <0,5
 Воздушно-сухая
 37,8
 15,1
 47,1
 Обыкновенный
 40
 —
 29,1
 13,7
 57,2
 чернозем
 60
 1.6
 25,7
 17,4
 55,3
 80
 32,5
 59,7
 6,2
 1,6
 Воздушио-сухая

 37,5
 15,1
 47,4
 Мощный
 40
 —
 29,9
 16,0
 54,1
 чернозем
 60
 10,0
 29,8
 14,8
 45,4
 80
 35,4
 53,8
 *9,1
 2,4
 Воздушно-сухая

 30,6
 10,8
 58,6
 Дерново-подзо-
 40

 29,3
 9,8
 60,9
 листая  почва
 60
 98,3
 1,0
 0,2
 0,5
 80
 100,0
 —

 Эти  данные  практически  совпадают  с  результатами  наших
исследований  структурного  состояния  обыкновенных  глинистых
черноземов  Каменной  Степи  ранней  весной,  начиная  с  полного
увлажнения  почвы  в  момент  окончания  снеготаяния  и  до  зна¬
чительного  иссушения  почвы.  Коэффициент  структурности
почвы  достигал  9,0.
 Процессы  увлажнения  и  высыхания  происходят  в  почве  не¬
прерывно.  Особенно  значительные  колебания  в  степени  влаж¬
ности  имеют  место  в  самом  верхнем  слое  почвы.  Здесь  и  на¬
блюдаются  наибольшие  объемные  изменения,  ведущие  к  об¬
разованию  трещин  и  структурных  отдельностей.  Процессы  об¬
разования  трещин  при  высыхании  почвы  имеют  очень  большое
распространение  в  природных  условиях  всех  почвенно-геогра-
-фических  зон  страны.  Иногда  трещины  достигают  размеров
в  несколько  сантиметров  в  ширину  и  уходят  в  глубину  почвы
и  пород  до  1  м  и  более.  По  этим  трещинам  идет  запасание  лив¬
невых  вод.  При  этом  может  происходить  вымывание  из  верх¬
них  слоев  почвы  легко  растворимых  солей  и  даже  органиче¬
ского  вещества  и  питательных  веществ  за  пределы  корнеоби¬
таемого  слоя.  По  таким  крупным  трещинам  легко  выдуваются
пары  воды  и  происходит  иссушение  почвы.  Ясно  также,  что
эти  явления  тем  более  ярко  выражены,  чем  резче  колебания
погодных  и  климатических  условий.
 Структурообразование  в  почве  в  результате  процессов  ее
промерзания  и  оттаивания.  Под  промерзанием  почвы  следует
понимать  переход  ее  жидкой  фазы  (воды)  в  твердое,  кристал¬
 •60

лическое  состояние.  Как  известно,  наибольшая  плотность  воды
наблюдается  при  температуре  -f4°.  Переход  жидкой  влаги  в
твердое  состояние  связан  с  существенным  изменением  ее  плот¬
ности.  Увеливение  объема  воды  при  замерзании  ведет  к  раз¬
рыву  связей  между  частицами  и  микроагрегатами  и  возник-
этовению  сети  трещин  разных  размеров.  В  дальнейшем  при
«оттаивании  почвы  эти  трещины  обусловливают  образование
■структурных  отдельностей.  Эффект  структурообразования  в  ре¬
зультате  промораживания  почвы  зависит  от  многих  факторов.
Значительную  роль  играет  степень  увлажнения  почвы.  При
этом  следует  учитывать,  что  количество  замерзающей  воды
является  функцией  температуры  в  почве.  При  начальных  отри¬
цательных  температурах  (от  —1  до  —2°  С)  в  почве  замерзает
лишь  вода,  находящаяся  в  наиболее  крупных  порах  в  практи¬
чески  свободном  состоянии.
 В  почвах  с  повышенным  содержанием  солей  (солончаки  и
их  аналоги)  в  растворе  при  этих  температурах  влага  не  пере¬
ходит  в  твердое  состояние.  Такое  же  явление  наблюдается  в
почвах  с  высокой  плотностью  и  сетью  мелких  пор.  В  последних
вода  замерзает  при  температурах  от  —4  до  —5°  С.  Однако
часть  влаги,  находящейся  в  зоне  действия  поверхностных  сил
почвенных  частиц  (связанной  воды),  не  переходит  в  кристалли¬
ческое  состояние  даже  при  температуре  —50,  —70°  С.
 Наиболее  существенное  структурообразование  наблюдается
при  некоторой  средней  степени  увлажнения  почвы.  Известно,
что  при  переходе  жидкой  воды  в  кристаллическое  состояние
объем  ее  увеличивается  на  9%'.  Ясно,  что  в  состоянии,  близком
к  полному  иссушению,  когда  в  почве  находится  только  гигро¬
скопическая  влага,  объем  образующегося  льда  ничтожен  и
влияние  его  на  объемные  изменения  в  почве  незначительно.
В  переувлажненной  почве,  когда  почти  все  поры  переполнены
водой,  почти  одновременно  во  всем  объеме  происходит  льдооб¬
разование,  вся  почва  при  этом  фиксируется,  и  образование  тре¬
щин  в  ней  становится  невозможным.  При  средней  же  степени
увлажнения  вода  находится  в  порах  капиллярных  размеров.
В  них  образуются  кристаллы  льда  относительно  больших  раз¬
меров,  во  всяком  случае  больших,  чем  размеры  самих  пор.
Именно  это  приводит  к  разрыву  связей  между  частицами  и
микроагрегатами.  Образуются  трещинки,  и  происходит  расчле¬
нение  почвы  на  комочки  разных  размеров.  В  качестве  примера
можно  указать,  что  максимум  агрегатов  при  промораживании
черноземов  наблюдается  при  влажности  25—30%  к  весу  почвы.
При  влажности  около  50%'  к  весу  почвы  эффект  структурооб¬
разования  при  промораживании  приближается  к  нулю
(П.  В.  Вершинин).
 Чем  плотнее  почва,  тем  больших  размеров  агрегаты  обра¬
зуются  при  промораживании.  В  более  рыхлых  почвах  обра¬
зуются  агрегаты  оптимальных  размеров.
 61

Воздействие  мороза  на  макроагрегатный  состав  почвы?
можно  видеть  из  интересных  данных  БТ  А.  Кина,  полученных,
при  рассеве  почвы  после  зимы  (Ротамстедская  опытная  стан¬
ция,  Англия).  Морозная  зима  заметно  улучшает  структуру
почвы.  Так,  если  после  морозной  зимы  в  почве  найдено  до
40%  структурных  отдельностей  от  6,2  до  2,5  мм  и  совсем  мало»
глыб  (>37,5  мм),  то  в  мягкую,  сырую  зиму  наблюдается  об¬
ратная  картина  —  только  17  %•  агрегатов  оптимальных  разме¬
ров  и  свыше  60%  глыб.
 Большой  интерес  представляет  сравнение  результатов  об¬
работки  почвы  после  суровой  и  мягкой  зимы.  Хорошо  промерз¬
шая  почва  после  обработки  содержала  52,3%  агрегатов  опти¬
мальных  размеров  и  лишь  12%  самых  крупных  глыб,  в  то
время  как  почва  после  мягкой  зимы  и  обработки  содержала
только  33%'  агрегатов  и  29%  крупных  глыб.
 Наряду  с  образованием  трещин  и  структурообразованием  в*,
почве  наблюдается  явление  «саморыхления»  почвы  в  резуль¬
тате  ее  сильного  промораживания.  В  природных  условиях  это*
явление  имеет  большое  практическое  значение.  Так,  нередко»
вследствие  образования  корки  или  при  длительном  осеннем  вы¬
пасе  скота  поверхностный  слой  почвы  подвергается  предель¬
ному  уплотнению.  Однако  в  результате  промерзания  почва
после  оттаивания  становится  рыхлее.  Она  приобретает  исход¬
ную  плотность,  близкую  к  критической  для  жизни  растений.
 Структурообразующее  действие  корневых  систем  растений.
Корневая  система  растений  является  мощным  агентом  расчле¬
нения  слитной  почвы  на  макроструктурные  отдельности.  Сила
этого  фактора  выражается  в  том,  что  корни  растений  повсе¬
местно  заселяют  почву  во  всех  направлениях.  Корни  могут
проникать  в  почву  по  трещинам,  следам  сгнивших  корней  и
корневищ  растений,  по  ходам  животных.  Нельзя  не  учитывать
того  обстоятельства,  что  корни  заселяют  и  те  глубокие  слои
почвы  и  подпочвы,  где  климатогенные  факторы  уже  мало  ска¬
зываются:  почва  мало  иссушается,  а  промерзание  сравнительно¬
слабое  или  совсем  не  проявляется.  С  другой  стороны,  иссуше¬
ние  почвы  не  протекает  столь  далеко,  чтобы  вызвать  ее  рас¬
членение.
 Вторая  сторона  рассматриваемого  фактора  заключается  &
том,  что  мелкие  корни  и  корневые  волоски  могут  поселяться
и  в  нерасчлененной  части  почвы  или  подпочвы.  Даже  сравни¬
тельно  плотная  почва  во  влажном  состоянии  не  оказывает
сколько-нибудь  значительного  сопротивления  прохождению^
корневого  волоска,  нередко  имеющего  несколько  микрон  в  диа¬
метре.
 Расчленяющая  деятельность  корней  может  быть  уподоблена-
действию  своеобразных  клиньев.  Они  пронизывают  почву  во
всех  направлениях  чрезвычайно  густой  сетью,  так,  что  между
соседними  корешками  участий  почвы  составляют  несколько*
 62

миллиметров  и  даже  доли  миллиметров.  В  соответствии  с
этим  и  размеры  структурных  комков,  образующихся  в  резуль¬
тате  деятельности  корней  растений,  могут  быть  незначитель¬
ными.
 В  мировой  литературе  можно  найти  много  доказательств
тому,  что  процесс  дробления  почы  на  агрегаты  наиболее  полно
изучен  русскими  и  советскими  учеными.
 В  работе  Н.  И.  Саввинова  приводятся  уникальные  данные
 о 	влиянии  различных  культур  и  удобрений  на  структурный  со¬
став  легкосуглинистой  подзолистой  почвы  опытного  поля  Сель¬
скохозяйственной  академии  им.  К.  А.  Тимирязева  (табл.  20).
Данные  получены  автором  в  1931  г.,  через  19  лет  после  на¬
чала  опыта.
 По  приведенным  данным  можно  проанализировать  не  только
значение  однолетних  и  многолетних  растений  в  расчленении
лочвы,  но  и  роль  навоза,  извести  и  минеральных  удобрений  в
улучшении  ее  структуры.
 Таблица  20
 Структурное  состояние  пахотного  поля  различных  делянок
бессменных  пара,  ржи  и  клевера  опытного  поля  ТСХА
 (почва  —  легкосуглинистая,  подзолистая
на  валунном  суглинке)
 Поле
 Удобрение
 Фракции  (мм)  в  процентах  к  весу
воздушно-сухой  почвы
 Коэффициент
 структурности
 >10
 10—3
 3-1
 1-0,25
 <0,25
 бессменный  .
пар
 Без  удобрений  (кон¬
троль)  ......
 Навоз,  36  т  на  1  га
Известь,  NPK  .  -  .
NPK
 65,9
 53.7
 75.7
58,6
 16.4
 18.5
12,9
 17.5
 8,6
 12,8
 5,1
 11,3
 5,4
 10,0
 3.8
 7.8
 3.7
5,0
2,5
 4.8
 0,43
 0,70
 0,28
 0,58
 Бессменная
 рожь
 Без  удобрений  (кон¬
троль)
 Навоз,  36  т  на  1  га
Известь,  NPK  .  .  .
NPK  ...
 52,8
 27,4
 30,0
 43,6
 23,5
 33.1
 30.2
 25.3
 14,3
 21.5
 21.5
17,0
 6,8
 13,1
 13,3
 10,7
 2,6
 4,9
 5,0
 3,4
 0,80
 2,11
 1,8^
 1,12
 ^Бессменный
 клевер
 Без  удобрений  (кон¬
троль)
 Навоз,  36  т  на  1  га
Известь,  NPK  .  .  .
NPK
 27.1
 23.6
 19.7
 19.2
 28,6
 21.7
 26.7
28,1
 20,6
 20,9
 24,0
 25,2
 17.1
 24.1
22,5
20,7
 6,6
 9.7
7,1
 6.8
 1,96
 2,00
 2,73
 2,84
 В  соответствии  с  ростом  содержания  гумуса,  как  показано
©  таблице  20,  возросло  и  количество  водопрочных  макроагрега¬
тов.  Эти  данные  позволяют  сделать  ряд  выводов,  имеющих
общее  значение.  Важная  характеристика  рассматриваемого  поч-
 63

венного  образования  —  коэффициент 	структурности  —  растет
 весьма  резко  при  переходе  от  делянок  бессменного  пара  к  де¬
лянкам  бессменной  ржи.  Это  свидетельствует  о  том,  что  корне¬
вая  система  однолетней  культуры  играет  большую  роль  в  рас¬
членении  почвы  на  макроструктурные  отдельности.  Этот  вывод
приобретает  еще  большую  убедительность,  если  учесть,  что
паровое  поле  получало  все  обработки  почвы,  которые  были
приняты  для  этого  в  данном  районе.  Следовательно,  только
обработка  не  могла  компенсировать  воздействие,  оказываемое
на  почву  корневой  системой  растений  по  улучшению  ее
структурного  состояния.  Самый  высокий  коэффициент  струк¬
турности  установлен  на  делянках  бессменного  клевера.  Это
вполне  понятно,  если  учесть  мощную  корневую  систему  этой
культуры.
 Весьма  важным  и  интересным  в  теоретическом  и  практиче¬
ском  отношении  является  установленный  в  этом  многолетнем
опыте  факт,  что  для  уровня  структурообразования  большое
значение  имеет  урожай  возделываемых  культур.  Так,  у  конт¬
рольных  делянок  (без  удобрений)  коэффициент  структурности
в  случае  бессменного  клевера  почти  в  2,5  раза  выше,  чем  на
делянке  бессменной  ржи.  В  то  же  время  делянка  бессменной
ржи  по  фону  органических  удобрений  показала  коэффициент
структурности  даже  более  высокий,  чем  на  десятой  делянке
бессменного  клевера.  Таким  образом,  принципиально  установ¬
лено,  что  соответствующей  агротехникой  и  удобрениями  воз¬
можно  уравнять  расчленяющее  действие  корневых  систем  одно¬
летних  и  многолетних  культур.
 Многочисленные  опыты,  проведенные  в  различных  зонах
страны,  подтверждают  закономерность,  заключающуюся  в  том,
что  расчленение  почвы  на  макроагрегаты  идет  под  влиянием
корневых  систем  растений.  Чем  мощнее  развита  корневая  си¬
стема  растений,  чем  равномернее  пронизывает  она  почвенную
массу,  чем  выше  общая  ее  масса  на  единицу  объема  почвы,
тем  меньше  остается  в  почве  нерасчлененных  почвенных  ком¬
ков  и  глыб  и  тем  меньше  в  ней  тонких  пылеватых  микроагре¬
гатов,  а  следовательно,  тем  выше  в  ней  коэффициент  струк¬
турности.
 Образование  макроструктуры  почвы  под  влиянием  деятель¬
ности  роющих  животных  и  червей.  В  биологической  науке  в  на¬
стоящее  время  накоплен  большой  достоверный  и  убедительный
материал,  свидетельствующий  об  огромном  масштабе  деятель¬
ности  роющих  и  копающих  животных  в  почве  и  о  влиянии
этой  деятельности  на  процессы  почвообразования  и  в  частности
структурообразования.
 Работа,  выполняемая  животными,  может  рассматриваться
как  своеобразная  механическая  обработка  почвы.  Наблюдения
показывают,  что  почва,  подвергшаяся  переработке  челюстями
или  лапами  животных,  как  правило,  обладает  тончайшей
 64

структурой  и  большой  гомогенностью  и  однородностью.  Пока
для  земледельца  остается  мечтой  машина,  способная  столь
идеально  обработать  почву,  чтобы,  с  одной  стороны,  полностью
исключить  образование  глыб  и  крупных  комков,  а  с  другой  —
перевести  всю  массу  почвы,  в  том  числе  всю  пылеватую  фрак¬
цию,  в  макроагрегатное  состояние.  Эту  задачу  идеально  вы¬
полняют  роющие  и  копающие  животные  и  черви.
 Немаловажное  значение  в  столь  благоприятной  их  деятель¬
ности  имеет  то,  что  максимум  ее  относится  к  периодам,  когда
в  почве  сочетаются  оптимальные  условия  по  влажности,  тем¬
пературному  и  воздушному  режимам.  Именно  при  этих  усло¬
виях  почва  лучше  всего  слипается  и  крошится,  лучше  всего
поддается  расчленению  и  превращению  в  макроструктурные
отдельности.  Ясно  также,  почему  животные  выбирают  именно
этот  момент  для  своей  интенсивной  деятельности:  при  пере¬
увлажнении  почвы  в  ней  мало  или  полностью  отсутствует  воз¬
дух;  при  пересушенном  состоянии  сопротивление  почвы  пре¬
вышает  возможности  животных.  В  некоторых  случаях  деятель¬
ность  животных  оказывается  более  результативной,  чем  работа
рабочих  органов  сельскохозяйственных  орудий,  так  как  послед¬
ние  перерабатывают  только  пахотный  слой,  а  животные  не¬
редко  проникают  и  за  пределы  этого  слоя,  иногда  на  глубину
до  метра  и  более.
 Существенна  также  деятельность  дождевых  червей.  Про¬
пуская  через  пищеварительный  тракт  массу  почвы,  они  превра¬
щают  ее  в  структурные  отдельности,  одновременно  обогащая
ее  органическим  веществом  за  счет  собственных  выделений.
Дождевые  черви  нередко,  проделывая  ходы  в  почве,  увлекают
туда  гниющие  растительные  остатки,  используя  их  в  качестве
пищи  и  при  этом  в  еще  большей  степени  обогащая  почву  орга¬
ническими  выделениями  —  очень  важным  материалом  для  фор¬
мирования  почвенной  структуры.
 Роль  дождевых  червей  для  плодородия  почвы  известна  из¬
давна.  Первые  классические  исследования  в  этом  направлении,
как  известно,  принадлежат  Ч.  Дарвину,  который  определил  и
масштабы  деятельности  червей.  По  его  подсчетам,  при  наличии
12—15  червей  на  1  м2  почвы  они  перерабатывают  до  20  т  земли
на  1  га  в  год.  Ряд  специалистов  считает  эти  данные  занижен¬
ными,  так  как  количество  червей  в  культурных  почвах  нередко
превышает  указанное  Ч.  Дарвином  число  в  десятки  раз.  воз¬
действие  дождевых  червей  на  плодородие  и  структуру  почвы
столь  существенно,  что  почвоведы  и  зоологи  предлагают  искус¬
ственно  разводить  червей  в  благоприятных  условиях  для  по¬
следующего  внесения  в  почву.
 При  тщательном  исследовании  структурных  отдельностей
некоторых  почв,  например  черноземов,  легко  даже  визуально
выделить  те  из  них,  которые  построены  из  продуктов  перера¬
ботки  почвы  червями  —  так  называемых  капролитов.  Особенно
 3  Физика  почв
 65

велика  роль  агрегатов  из  капролитов  у  обыкновенных  чернозе¬
мов  Каменной  Степи,  где  они  составляют  до  половины  всех
агрегатов.  При  этом  комочки,  возникшие  под  влиянием  дейст¬
вия  дождевых  червей  и  других  органогенных  агентов,  как  пра¬
вило,  обладают  округлыми  формами,  в  то  время  как  комочки
климатогенного  происхождения  обладают  формой  многоуголь¬
ников  с  прямыми  и  острыми  углами  и  ясными  плоскими  гра¬
нями.
 Структурообразование  в  почве  при  обработке  ее  сельскохо¬
зяйственными  орудиями.  Трудно  представить  случай,  чтобы
почва  была  чистая  от  сорной  растительности  и  находилась  в
достаточно  рыхлом  состоянии,  а  ее  подвергли  механической  об¬
работке.  Любая  операция  по  обработке  почвы,  если  она  не¬
посредственно  не  направлена  на  борьбу  с  сорной  раститель¬
ностью,  имеет  целью  воздействовать  на  ее  сложение,  на  плот¬
ность  того  или  иного  слоя  почвы.  Например,  ранней  весной,
когда  при  помощи  борон  производят  обработку  поверхностного
слоя  почвы,  фактически  рыхлят  сплошной,  уплотнившийся  по¬
верхностный  слой  почвы.  Однако  возникает  вопрос,  почему  раз¬
рыхленный  слой  почвы  не  приходит  тут  же  или  в  течение  бо¬
лее  или  менее  короткого  срока  в  исходное  по  плотности  состоя¬
ние.  Ответ  на  этот  вопрос  следует  искать  в  воздействии,  ока¬
зываемом  обработкой  на  почву.  Дело  в  том,  что  при  обработке
идет  не  только  процесс  пространственного  перемещения  того
или  иного  слоя  почвы,  микроагрегатов  и  частиц,  из  которых  он
состоит,  но  и  расчленение  почвенной  массы  на  отдельности,
придание  ей  мелкокомковатого  состояния.
 Л.  Т.  Александер,  X.  Э.  Мидлтон  отмечают,  что  почвооб¬
рабатывающие  орудия  при  соприкосновении  с  почвой  вызывают
прежде  всего  изменение  почвенной  структуры.  Важно  подчерк¬
нуть,  что  действие,  оказываемое  орудиями  механической  обра¬
ботки  почвы,  лишь  в  редких  случаях  имеет  одно  направление  —
разрушающее  или,  наоборот,  созидающее  структуру.  При  лю¬
бой  обработке,  вероятно,  неминуемо  разрушение  некоторого
количества  агрегатов,  но  одновременно  воссоздается  множество
других  структурных  отдельностей.  В  зависимости  от  качества
и  количества  гумуса,  механического  состава  почвы,  применяе¬
мого  орудия,  влажности  почвы  и  других  условий,  при  которых
производится  обработка,  превалировать  будут  пррцессы  сози¬
дания  или  разрушения  структуры.  Больше  того,  на  одной  и  той
же  почве  применением  данного  орудия  обработки  можно  полу¬
чить  структурную,  глыбистую  или  слитную  пашню  в  зависи¬
мости  от  того,  при  какой  влажности  почвы  произведена  обра¬
ботка.
 В  качестве  разительного  примера  приведем  результаты  поле¬
вых  опытов  А.  П.  Красинского,  выполненных  им  на  западно-
предкавказском  выщелоченном  тяжелосуглинистом  черноземе
с  целью  выяснения  влияния  распыления  почвы  пахотного  слоя
 66

на  урожай  табака.  На  всем  опытном  участке  была  произве¬
дена  вспашка  двухлемешным  буккером  с  последующим  боро¬
нованием.  Автор  отмечает,  что  боронование  в  46  следов  и  кат-
кование  в  10  следов  не  повлияли  существенно  ни  на  структуру
почвы,  ни  на  урожай  табака.
 В  опыте  были  две  паровые  делянки,  из  которых  только  одна
подверглась  обработке  бороной  (в  140  следов).  В  табл.  21
приводится  характеристика  количества  структурных  элементов
в  пахотном  слое  через  три  месяца  после  этой  своеобразной  об¬
работки.
 Таблица  21
 Количество  структурных  элементов  в  пахотном  слое
на  глубине  0—7  и  7—15  см  при  различном
числе  боронований
 (в  процентах)
 Фракции
 {ми)
 140  боронований
 1  боронование  н
1  культивация
 0—7  см
 7—14  см
 0—7  см
 7—15  см
 >10
 17,8
 49,9
 24,8
 40,0
 10—3
 16,7
 24,8
 16,2
 27,0
 3—1
 28,5
 15,8
 23,6
 15,9
 1—0,5
 2,1
 1,1
 9,3
 0,9
 0,5—0,25
 23,5
 5,2
 15,9
 7,5
 <0,25
 Коэффициент
 Ш,8
 2,8
 10,2
 3,1
 структурно¬
сти  К  (для
слоя  0—  15)
 1,46
 1,56
 Как  видно  из  этих  данных,  структурный  состав  почв  двух
делянок  почти  не  отличается  между  собой,  во  всяком  случае
по  содержанию  глыб  и  пыли,  несмотря  на  то,  что  на  одной
делянке  было  за  короткий  весенний  период  проведено  столько
повторных  боронований,  сколько  в  обычных  производственных
условиях  почва  не  получает  за  несколько  десятилетий.  Из  этих
данных  не  следует,  однако,  делать  вывод  о  том,  что  боронова¬
ние  вообще  не  воздействует  на  структурность  почвы.  Вернее
будет  рассматривать  их  как  результат  процессов  разрушения
и  создания  структуры.
 Физическая  спелость  почвы  и  возможность  ее  регулирования.
С  древних  времен  известно,  что  при  определенной  степени
увлажнения  любая  почва  приобретает  особые  свойства,  при
которых  она  «готова»  к  механической  обработке.  Состояние
почвы,  при  которой  механическая  обработка  ее  наиболее  эф¬
фективна,  получило  название  физической  спелости  (С.  Н.  Ры¬
жов).  При  спелости  почва  лучше  всего  крошится,  а  ее  обра¬
ботка  требует  минимальных  энергетических  затрат.
 3*
 67

Почвы  тяжелого  механического  состава  —  глинистые,  су¬
глинистые—  приобретают  состояние  спелости  при  более  высо¬
кой  влажности,  чем  легкие.  Повышенное  содержание  гумуса
в  почве  также  повышает  влажность,  которой  характеризуется
состояние  ее  спелости.  Для  пахотного  слоя  крошение  почвы
путем  обработки  в  состоянии  спелости  является  наиболее  мас¬
совым  и  широко  доступным  способом  ее  оструктуривания.
 Сущность  процессов,  происходящих  в  почве  при  вспашке
отвальными  орудиями,  состоит  в  том,  что  при  движении  пласта»
по  отвалу  корпуса  в  почвенной  массе  возникают  напряжения,
вызывающие  разрывы  связей  между  частями  почвы  и  образо¬
вание  комочков  различных  размеров.  Следует  также  отметить,
что  при  прохождении  пласта  по  отвалу  под  влиянием  дефор¬
мирующих  напряжений  как  бы  реализуются  трещины  и  раз¬
рывы  в  почвенной  массе,  возникшие  при  замерзании  почвы,  а
также  при  просыхании  ее-  и  возникающих  при  этом  объемных
изменениях.
 Изучая  процессы  крошения  при  обработке  почвы,  П.  У.  Бах¬
тин  анализировал  весьма  большие  образцы  —  весом  в  200—
250  кг  —  из-под  плуга,  высушивал  их  и  разделял  на  фракции
по  размерам  комочков.  Под  физической  спелостью  принималась
влажность  почвы  с  наибольшим  содержанием  в  пробе  структур¬
ных  отдельностей  (от  1—10  мм  и  меньше  0,25  мм).
 Если  проследить  за  процессом  крошения  почвы  при  работе
плуга  во  всем  диапазоне  влажности  (от  полной  влагоемкости
до  значительного  иссушения  почвы),  то  можно  видеть,  что  при
высокой  влажности  почва  практически  не  крошите^  да  и  ра¬
бота  тракторного  агрегата  невозможна  вследствие  буксования
тягача.  По  мере  иссушения  почвы  крошение  ее  улучшается  до
достижения  ею  влажности  физической  спелости,  при  которой
структурный  состав  почвы  оказывается  наилучшим  (т.  е.  более
всего  комочков  диаметром  от  1,0  до  10  мм),  а  при  дальнейшем
снижении  влажности  крошение  резко  ухудшается.  При  вспашке
сухой  почвы  практически  не  образуются  комочки  небольших
размеров.  Вся  пахота  превращается  в  глыбистую.  Вот  почему
вспашка  сухой  почвы  недопустима,  за  исключением  крайних
случаев,  когда  отказ  от  нее  не  позволяет  произвести  посев  ози¬
мых  или  других  культур.
 Необходимо,  однако,  учитывать,  что  макроструктурные  от¬
дельности,  как  уже  упоминалось,  возникают  не  только  в  ре¬
зультате  крошения  слипшейся  массы  почвы,  глыб  и  крупных
комков,  но  и  в  результате  взаимодействия,  слипания  частиц
и  микроагрегатов.  Этот  процесс  также  имеет  место  при  обра¬
ботке  почвы,  но  иными  орудиями,  главным  образом  боронами,
пружинными  культиваторами,  фрезами  и  др.
 Сущность  рассматриваемых  процессов  лучше  всего  выяв¬
ляется  из  следующего  опыта.  Воздушно-сухой  образец  почвы
растирают  до  состояния  пыли  и  просеивают  через  сито  0,25  мм.
 68

Прошедшую  через  сито  почву  разделяют  на  несколько  порций
определенного  веса  и  каждую  порцию  помещают  в  фарфоро¬
вую  чашку.  К  равным  навескам  в  каждой  чашке  прибавляют
всс  возрастающие  количества  воды  и  тщательно  перемешивают
с  пей  почву  при  помощи  шпателя.  При  малых  порциях  воды
почва  не  агрегируется;  при  больших  прибавках  воды  наблю¬
дается  образование  комочков  разных  размеров.  Однако  при
более  высокой  влажности  почвы  образование  агрегатов  прекра¬
щается  и  почва  при  перемешивании  приобретает  слитное  со¬
стояние.
 Из  этого  опыта  следует  с  достаточной  убедительностью,  что
существует  интервал  влажности,  при  котором  перемешивание
почвы  неминуемо  ведет  к  образованию  зернистой  или  мелко¬
комковатой  структуры.  Имеющиеся  данные  позволяют  утверж¬
дать,  что  при  этом  интервале  влажности  перемешиванием  не
удается  освободиться  от  структурного  состояния  почвы.  Сле¬
довательно,  обрабатывая  почву  соответствующими  орудиями
при  определенной  влажности,  можно  весьма  существенно  улуч¬
шить  ее  структурное  состояние.  Это  одно  из  важнейших  усло¬
вий  обработки  почвы,  нарушение  которого  может  привести  к
резкому  ухудшению  пашии.  Необходимо  учитывать,  что  сущест¬
вует  не  точка  оптимальной  влажности  агрегации  или  структу-
рообразования,  а  интервал  такой  влажности.  Причем  для  каж¬
дой  данной  почвы  существует  свой  интервал  оптимальной
влажности.  Он  выше  и  шире  для  почв  тяжелых  и  высокогу-
мусных  и  ниже  и  $же  для  почв  легких.  В  песках  и  грубых
почвах  это  явление  вовсе  не  проявляется.
 Размеры  образующихся  макроагрегатов  также  зависят  от
влажности  почвы.  В  начале  интервала  влажности  структуро-
образования  получаются  более  мелкие  агрегаты,  а  в  конце
этого  интервала  более  крупные.  По  внешнему  виду  образую¬
щиеся  таким  путем  агрегаты  мало  отличаются  от  естественных
агрегатов  соответствующей  почвы.
 Д.  Г.  Виленский  в  опытах  по  изучению  состава  агрегатов,
перемешивая  образцы  черноземной  почвы  при  разной  влаж¬
ности,  установил,  что  только  в  интервале  влажности  от  30
до  34%  к  весу  почвы  удается  получить  при  перемешивании
заметные  количества  агрегатов  оптимальных  размеров.  Во  вся¬
ком  случае,  уже  при  влажности  38%  образуется  максимум  ком¬
ков  (свыше  половины  к  весу  всей  почвы),  что  нежела¬
тельно.
 Рассмотрим,  каково  в  земледелии  значение  влажности,  оп¬
тимальной  для  крошения  почв  (физическая  спелость  почв)  и
оптимальной  для  слипания  почвенных  частиц  и  микроагрега¬
тов.  Хотя  эти  влажности  по  уровню,  несомненно,  близки  друг
к  другу,  но  их  полное  количественное  совпадение  может  рас¬
сматриваться  как  в  известной  мере  случайность,  физически  не
объяснимая.
 69

Вместе  с  тем  нельзя  не  отметить,  что  решающее  значение,
по  всей  вероятности,  должна  иметь  влажность  оптимальной
агрегации,  или  структурообразования,  почв.  На  самом  деле,
на  преобладающей  части  культурных  неорошаемых  почв  пол¬
ное  или  почти  полное  насыщение  влагой  имеет  место  лишь
ранней  весной  после  снеготаяния.  В  этот  период  почва  обычно
не  подвергается  обработке  отвальными  плугами.  Обычно  под
ранние  зерновые  культуры  весенние  обработки  сводятся  к  рых¬
лению,  и  лишь  под  среднепоздние  и  поздние  культуры  почва
готовится  к  посеву  при  помощи  плугов.  Следовательно,  в  это
«время  большой  интерес  представляет  именно
оптимальная  влажность  агрегации  почв.
 До  сих  пор  для  установления  состояния
спелости  почв  нередко  пользуются  народной
приметой:  сжимают  горсть  почвы  и  с  высоты
пояса  бросают  образовавшуюся  глыбку  —
почва  признается  спелой,  если  при  падении
глыбка  распадается  на  комочки.
 Ф.  Е.  Колясев  -предложил  прибор,  который
с  успехом  может  быть  использован  для  объек¬
тивного  определения  влажности  оптимального
структурообразования  (рис.  14).  Прибор  ос¬
нован  на  зависимости  уплотняемости  почвы
от  содержания  в  ней  влаги.  Чем  влажнее
почва,  тем  больше  она  уплотняется  под  влия¬
нием  приложенного  к  ней  давления.  Макси¬
мум  уплотняемости  почвы  наблюдается  при
влажности  структурообразования.  В  этом  со¬
стоянии  увлажнения  почва  наиболее  легко  и
сильно  уплотняется.  Прибор  Колясева  требу¬
ет  предварительной  градуировки  по  показа¬
ниям  сжимаемости  при  усадке  в  цилиндре
прибора  данной  навески  почвы  в  зависимости
от  её  влажности,  выраженной  в  процентах  к
весу  сухой  почвы.  При  этом  составляется  гра¬
дуировочная  кривая  данной  почвы.  Затем,
пользуясь  полученным  графиком,  можно  уста¬
навливать  тем  же  прибором  момент  наступления  оптимальной
влажности  для  обработки  почвы.рыхлящими  орудиями.
 Заметим,  что  прибор  Колясева  может  быть  также  исполь¬
зован  для  качественно-количественного  определения  влажности
почвы:  по  данным  графика  уплотняемости  данного  слоя  почвы
в  зависимости  от  влажности  и  по  конкретно  полученной  уплот¬
няемости  можно  вычислить  величество  воды  в  почве  в  данный
момент.  Для  этих  целей,  собственно,  и  была  выпущена  серия
приборов  Ф.  Е.  Колясева.
 Следует,  однако,  подчеркнуть,  что  исходный  график  зависи¬
мости  уплотняемости  от  влажности  должен  периодически  возоб¬
 Рис.  14.  Прибор
Колясева  для  оп¬
ределения  влаж¬
ности  оптималь¬
ного  структурооб¬
разования.
 70

новляться,  так  как  сама  характеристика  уплотняемости  яв¬
ляется  функцией  не  только  влажности,  но  в  какой-то  степени
и  ряда  других  характеристик  почвы  (гумуса,  гранулометри¬
ческого  и  структурного  состава  и  т.  д.).
 Па  рис.  15  показана  кривая  усадки  (или  уплотняемости)
в  зависимости  от  влажности,  полученная  при  помощи  прибора
Кадясева.  Как  видно  из  приводимых  на  кривой  точек,  усадка
почвы  под  воздействием  данного  давления  при  увлажнении
сначала  растет,  а  начиная  с  определенного  процента  влаж¬
ности,  либо  совсем  не  растет,  либо  даже  падает.  Переломная
по  влажности  область,  приходящаяся  в  данном  случае  на  влаж¬
ность  37—40%,  и  дает  иско¬
мую  характеристику  —  влаж- 	Ыь,мм
 пость  структурообразования.
 В  данном  случае  речь  идет  о
черноземной  почве  с  высоким
содержанием  гумуса  и  или¬
стой  фракции.
 Д.  Г.  Виленский  определял
оптимальную  влажность  струк¬
турообразования  путем  пере¬
мешивания  образца  распылен¬
ной  почвы  с  разными  количе¬
ствами  воды.  После  этого  об¬
разцы  (высушивали  и  раесева-
ли  на  колонке  сит  с  отверстия¬
ми  от  10  до  0,25  мм.  Наиболее
рысокое  содержание  агрегатов
в  образце  говорило  об  опти¬
мальной  влажности  для  струк¬
турообразования.  Поэтому  дан¬
ный  метод  с  некоторыми  ого¬
ворками  может  быть  отнесен
 к  прямым.  В  отличие  от  него  метод  Ф.  Е.  Коля<сева  является
косвенным  точно  так  же,  как  и  описываемый  ниже  метод
П.  В.  Вершинина.
 Воздушно-сухой  пропущенный  через  сито  0,25  мм  образец
почвы  делят  на  равные  части,  каждую  из  которых  увлажняют
разными  объемами  воды  и  помещают  в  металлические  стакан¬
чики  объемом  25—30'  см3,  у  которых  высота  вдвое  больше  диа¬
метра.  Пробу  в  стаканчиках  уплотняют  постукиванием  ста¬
канчика  по  деревянной  подставке,  а  затем  добавляют  почву
той  же  влажности,  снова  уплотняют  до  определенного  объема
и  взвешивают  на  технических  весах.  Влажность  почвы  в  ста¬
канчике,  который  содержал  наибольшее  количество  почвы  в
пересчете  на  сухой  вес,  служит  показателем  влажности  опти¬
мального  структурообразования.  Нетрудно  видеть,  что  и  в  ме¬
тоде  Вершинина  влажность  оптимального  структурообразова-
 Рис.  15.  Кривая  усадки  или  уплот¬
няемости  в  зависимости  от  влаж¬
ности  почвы  в  момент  уплотнения.
 71

ния  определяется  на  основе  зависимости  лучшего  уплотнения
почвы  при  этой  влажности.
 Весьма  интересным  представляется  факт  близкого  совпа¬
дения  рассматриваемой  характеристики  при  разных  методах
ее  определения.  Д.  Г.  Виленский  приводит  следующие  данные
по  влажности  структурообразования  разных  почвенных  типов:
подзолистой  почвы  —  15—19%•,  серозема  —  19,  солончака  —  22,
карбонатного  лесного  бурозема  —  27,  солонца  —  30,  черно¬
зема—  35—37,  краснозема  —  58%  к  весу  почвы.
 И.  М.  Горькова  для  обыкновенного  глинистого  чернозема
приводит  влажность  структурообразования  (ВС)  35%,  для  се¬
рой  лесной  суглинистой  почвы  —  26%,  для  лёссовидного  суглин¬
ка—  22%'  к  весу  сухой  почвы.
 П.  В.  Вершинин  приводит  для  суглинистой  почвы  Ленин¬
градской  области  ВС  =  37,5%,  а  для  суглинистого  чернозема
Оренбургской  области  30—32%.
 По  данным  К.  К.  Жученкова,  наилучшее  образование  струк¬
турных  отдельностей  размерами  от  10  до  0,5  мм  на  обыкновен¬
ном  глинистом  черноземе  Каменной  Степи  Воронежской  обла¬
сти  наблюдается  в  интервале  влажности  от  34  до  41%  к  весу
сухой  почвы.
 Наряду  с  изучением  самого  явления  оптимального  структу-
рообразавания  большой  интерес  в  течение  многих  лет  вызывает
у  исследователей  сущность  физических  процессов,  обусловли¬
вающих  слипание  первичных  частиц  и  микроагрегатов  именно
при  данной  влажности.  По  этому  вопросу  были  высказаны
многочисленные  соображения  и  гипотезы.  Но  только  в  послед¬
ние  десятилетия  усилиями  главным  образом  советских  исследо¬
вателей  постепенно  удается  раскрыть  механизм'  происходящих
при  этом  процессов.  Наиболее  полный  обзор  теорий  агрегиро¬
вания  почвы  при  влажности  оптимального  структурообразова-
ння  приведен  в  монографии  Д.  Г.  Виленского  (1945).  Однако
и  в  наши  дни  выдвигаются  все  новые  гипотезы.
 В  своих  исследованиях  Б.  В.  Дерягин  убедительно  показал,
что  слой  молекул  воды  между  минеральными  частицами,  на¬
пример  между  пластинками  слюды,  играет  роль  смазки,  облег¬
чая  взаимное  передвижение  частиц.  Понятно,  что  оптимальное
смазочное  действие  будет  наблюдаться  лишь  при  определенной
толщине  прослойки  воды.  Недостаток  воды  вызовет  снижение
смазочного  действия,  избыток  воды  раздвинет  частицы.
 По  отношению  к  рассматриваемой  проблеме  эту  теорию
разработали  П.  В.  Вершинин  и  В.  П.  Константинова.  Исходя
из  положений  Б.  В.  Дерягина,  авторы  установили,  что  при  из¬
вестной  степени  обводнения  ча-стпц  и  микроагрегатов  одни  ча¬
стицы  приобретают  способность  скользить  по  другим,  переме¬
щаться  по  отношению  друг  к  другу,  в  результате  чего  возни¬
кает  возможность  идеальной  «упаковки»  частиц.  Именно  этим
обстоятельством  можно  объяснить,  что  в  этом  интервале  влаж¬
 72

ности  почвы  проявляются  условия  для  наилучшего  уплот¬
нения.
 Избыток  влаги  не  может  способствовать  совершенной  упа¬
ковке  частиц,  поскольку  излишняя  свободная  вода  становится
препятствием  к  сближению  частиц,  а  следовательно,  и  к  их
слпиашпо  при  высыхании.  Отсюда  ясно,  что  при  совершенно
определенной  степени  увлажнения  (влажности  оптимального
структурообразования)  создаются  благоприятные  условия  для
наиболее  легкого  взаимного  скольжения  и  упаковки  частиц  и
взаимного  закрепления  их  при  высыхании.  Правильная  обра¬
ботка  почвы  соответствующими  орудиями  является  необходи¬
мым  условием  для  реализации  возникшей  возможности  острук-
туривания  почвы.
 Коротко  проанализируем  явления,  имеющие  место  при  поль¬
зовании  методом  Вершинина  для  определения  влажности  опти¬
мальной  упаковки  почвенных  частиц.  В  сухом  состоянии  из¬
мельченная  и  пропущенная  через  сито  0,25  мм  пылеватая  почва
не  поддается  уплотнению,  так  как  между  почвенными  части¬
цами  нет  скольжения.  По  мере  увеличения  влажности  частицы
при  постукивании  все  плотнее  укладываются,  а  мелкие  поры
заполняются  водой.  В  этот  момент  наилучшей  упаковки  и  за¬
полнения  мельчайших  пор  водой  объемный  вес  максимальный.
При  дальнейшем  прибавлении  воды  способность  почвенной  си¬
стемы  к  упаковке  скачкообразно  снижается.  Вода  раздвигает
почвенные  частицы,  расклинивает  их,  занимая  образующиеся
пространства.  Так  как  удельный  вес  частиц  колеблется  в  пре¬
делах  2,55—2,70,  а  воды  —  около  единицы,  то  объемный  вес
всей  почвенной  системы  резко  падает.  Обработка  почвы  рых¬
лящими  орудиями  в  той  или  иной  степени  воссоздает  намечен¬
ную  выше  модель.
 Познание  процессов,  происходящих  при  обработке  почвы,
требует  привлечения  достижений  современной  физики.  Однако,
несмотря  на  сложность  и  своеобразие  физических  процессов,
сопровождающих  обработку  почвы,  физики  их  изучению  пока
уделяют  мало  внимания.  В  настоящее  время  наши  знания  в  об¬
ласти  теории  обработай  почвы  должны  быть  признаны  более
чем  скромными.
 Наиболее  важной  операцией  по  обработке  почвы  до  самого
последнего  времени  оставалась  вспашка  плутом  с  отвалами,
задача  которой  —  крошение  почвы.  Кроме  того,  плуг  в  той  или
иной  мере  оборачивает  почву  и  укладывает  ее  в  борозду.  Кро¬
шение  почвы,  ее  превращение  в  макроагрегаты  обусловлены
деформациями,  возникающими  в  почвенной  массе  в  резуль¬
тате  ее  скалывания  клином  (лемехом),  а  главное,  в  резуль¬
тате  изгиба  и  кручения  пласта  по  поверхности  отвала.  Эти  де¬
формации  разрывают  сформировавшиеся  в  пласте  связи,  раз¬
двигают  почвенные  частицы,  микроагрегаты,  приводят  к  об¬
разованию  макроагрегатов.
 73

Существенной  стороной  деформации  почвы  при  обработке  ее
плугами  является  падение  почвенной  массы  с  отвала  плуга
в  борозду.  Наметившиеся  в  результате  природных  процессов
и  усилившиеся  при  кручении  и  изгибе  пласта  трещины  при
этом  служат  основой  для  распада  почвы  на  комочки.  Вполне
понятно,  что  и  эти  явления  возможны  лишь  в  определенном
интервале  влажности  почвы:  в  чрезмерно  сыром  состоянии
масса  почвы  при  падении  в  борозду  слипается;  наоборот,  при
более  низкой  влажности,  когда  почва  уже  иссушена,  прочность
слипания  частиц  и  микроагрегатов  достигла  таких  размеров,
что  упомянутые  деформации  не  могут  служить  причиной  рас¬
членения  почвы  на  макроагрегаты.
 Основываясь  на  принципах  оптимальной  влажности  почвы,
Д.  Г.  Виленский  предложил  новую  почвообрабатывающую  ма¬
шину  в  виде  дискового  подъемника,  представлявшего  собой
ряд  плоских  дисков,  насаженных  на  одну  ось.  Перекатываясь
по  почве  и  погружаясь  в  нее,  диски  ее  уплотняют,  а  потом
поднимают  кверху,  где  она  встречается  с  выталкивателями  и
падает  на  поверхность.  В  результате  уплотнения  и  падения
почвы,  по  мнению  автора,  должно  было  происходить  кроше¬
ние.  Однако  при  первом  испытании  машина  оказалась  непри¬
годной  для  выполнения  намеченных  автором  задач.  Тем  не
менее,  идеи,  основанные  на  данных  влажности  оптимального
структурообразования  и  спелости  почв,  являются  ведущими
в  теории  обработки  и  послужили  теоретической  базой  для  фор¬
мирования  современных  взглядов  на  механическую  обработку
почвы.
 Многочисленными  исследователями  накоплен  в  разных  поч¬
венно-климатических  зонах  страны  большой  и  разнообразный
материал  по  этому  вопросу.
 С.  Н.  Рыжов  и  А.  И.  Ефимов  на  сероземах  и  луговых  поч¬
вах  Узбекской  ССР  показали,  что  крошение  почвы  в  сильной
степени  зависит  от  влажности.  Для  сероземов  наилучшим  для
обработки  почвы  является  интервал  влажности  от  18  до  20%,
когда  образуется  больше  всего  макроагрегатов  и  меньше  глыб
и  пыли.  Для  луговой  почвы  этот  интервал  влажности  нахо¬
дится  в  пределах  20—24%.
 С.  Н.  Рыжов  и  Н.  И.  Зимина  доказали,  что  на  среднеазиат¬
ских  сероземах,  содержащих  значительные  количества  кальция
и  магния,  оптимальная  влажность  структурообразования  совпа¬
дает  с  нижним  пределом  пластичности,  а  не  с  нижней  грани¬
цей  липкости,  как  это  утверждал  Д.  Г.  Виленский  в  отношении
других  почв.  В  их  работе  также  приведены  доказательства,
что  наилучшее  крошение  почвы  происходит  при  той  же  влаж¬
ности,  при  которой  происходит  их  агрегирование.  Некоторые
их  данные  мы  приводим  в  табл.  22.  Авторы  приходят  к  за¬
ключению  о  том,  что  мероприятия  по  окультуриванию  почвы
(внесение  органических  и  минеральных  удобрений  и  др.)  при-
 74

Таблица  22
 Выход  агрегатов  в  интервале  оптимальной  влажности
структурообразования
 (в  процентах  к  весу  почвы)
 Влажность
(%  к  весу
почвы)
 Размер  фракции  (мм)
 Сумма
 Почва-и  пункт
 <0.25
 0.25—ОД
 1,0-3
 3-5
 5—10
 комоч¬
ков
1—10  мм
 Типичный  серозем  (Таш-|
кснт) 	»
 18,3
 20,1
 5,4
 38,6
 12,1
 46,7
 45,1
 9,2
 37,6
 5
 55,9
 87,7
 Светлый  чернозем  (Го-  f
лодная  степь)  .  .  .  .  \
 18,6
 19,6
 1,7
 30,0
 9,3
 50,3
 61,6
 13,7
 17,3
 4,3
 11,8
 68,3
 90,7
 Такыровая  (Кара-Кал-  f
пакская  АССР)  ...  1
 16,2
 19,0
 8,8
 36,0
 5,5
 47,2
 50,1
 8,0
 26,2
 18,2
 55,2
 94,5
 Луговая  (дельта  р.  Мур-1
I  аб) 	\
 16.9
 18.9
 1,7
 25,9
 11,2
 56,1
 45,3
 16,3
 24,1
 19,4
 72,4
 88,8
 водят  к  повышению  влажности  оптимального  структурообразо¬
вания.
 Теория  и  экспериментальные  данные  о  влажности  оптималь¬
ного  структурообразования  открыли  возможности  для  крити¬
ческого  рассмотрения  господствовавшего  в  нашей  агрономи¬
ческой  литературе  некоторое  время  тому  назад  представления
 о 	вредном  действии  на  почву  орудий  рыхления  и  уплотнения
типа  зубовой  бороны,  катков  разных  марок  и  некоторых  дру¬
гих  орудий.  Новые  данные  с  достаточной  убедительностью  по¬
казали,  что  во  многих  случаях  при  правильном  и  своевремен¬
ном  использовании  орудий  рыхления  почвы  удается  не  только
улучшить  структуру  почвы,  но  и  существенно  воздействовать
на  физические  условия  в  ней:  снизить  испарение  из  почвы,  по¬
высить  запасы  влаги  в  первый  период  вегетации,  при  катко-
вании  повысить  температуру  в  зоне  залегания  семян  и  т.  д.
 Из  всего  сказанного  следует,  что  любая  обработка  почвы
наиболее  эффективна  при  влажности,  оптимальной  для  данной
обработки.  И  тем  не  менее,  нередко  организационно-хозяйствен¬
ные  условия  складываются  так,  что  приходится  пахать  или
подвергать  иной  обработке  пересохшую  почву.  Такие  условия
часто  возникают,  например,  при  необходимости  подготовить
почву  под  посев  промежуточной  культуры,  при  посеве  озимых
по  зерновым  и  в  некоторых  других  случаях.
 При  вспашке  пересохшей  почвы  тяжелого  механического  со¬
става  трудно  обеспечить  нормальное  ее  крошение;  образуются
крупные  глыбы,  разрушение  которых  весьма  затруднительно  и
требует  значительных  энергетических  затрат.  Поэтому  при  бла¬
гоприятных  прогнозах  погоды  целесообразно  несколько  повре¬
менить  с  обработкой  почвы  до  выпадения  осадков,  ограничив¬
шись  предварительным  лущением  почвы.
 75

В  других  случаях  имеет  смысл  отказаться  от  глубокой  об¬
работки  даже  тогда,  когда  по  агротехническим  технологиче¬
ским  картам  она  предусмотрена.  Иногда  же  целесообразно  от¬
казаться  от  глубокой  пахоты  сухой  почвы,  заменив  ее  поверх¬
ностным  дискованием  или  культивацией.  Наконец,  в  условиях
орошаемого  земледелия  весьма  эффективным  является  предва¬
рительный  полив  почвы  и  лишь  после  этого  —  вспашка  поля.
 Вследствие  все  еще  имеющих  место  частых  нарушений  важ¬
нейших  точно  установленных  законов  обработки  почвы  прихо¬
дится  констатировать  известную  тенденцию  к  измельчению
почвенной  структуры.  Практикам  хорошо  знакомо  явление  «вы-
паханности»  почвы,  наступающее  при  длительной  обработке
почв  после  распашки  целинных  и  залежных  земель.  Это  явле¬
ние  заключается  в  том,  что  снижается  содержание  комочков
оптимальных  размеров,  преобладающих  в  почвах,  длительно
не  паханных,  и  появляются  в  значительных  количествах  пыле¬
ватые  частицы  и  микроагрегаты.  Этот  процесс  зафиксирован
многими  поколениями  ученых  и  кажется  настолько  закономер¬
ным,  что  многие  считали  и  считают  его  неизбежным.  На  самом
же  деле  он  является  результатом  систематической  обработки
почвы  без  учета  зависимости  качества  обработки  от  влажности,
при  которой  она  производится.
 Необходимо  также  отметить,  что  рассматриваемые  здесь
явления  имеют  непосредственное  отношение  к  ветровой  эрозии
почв.  В  настоящее  время  почвы  ряда  районов  страны  перио¬
дически  или  систематически  подвергаются  разрушающему  дей¬
ствию  ветров  большой  силы.  В  специальной  литературе  по  эро¬
зии  почв  принято  считать,  что  все  комочки  размерами  менее
1  мм  являются  эрозионно  неустойчивыми.  В  тех  случаях,  когда
в  тяжелых  почвах  количество  агрегатов  <  1  мм  достигает  50
и  более  процентов,  по  мнению  некоторых  авторов,  почва  при¬
обретает  свойство  неустойчивости  к  разрушающему  действию
сильных  ветров.  С  этим  явлением  связаны  и  черные  бури,  по¬
сещающие  периодически  многие  районы  нашей  страны  и  всей
планеты,  хотя  приведенные  выше  количественные  критерии
еще  недостаточно  обоснованы.  Требуются  новые,  более  досто¬
верные  исследования.  Однако  не  вызывает  сомнений,  что  проб¬
лема  ветроустойчивости  почв  в  настоящее  время  весьма  акту¬
альна.  Путь  к  повышению  ветроустойчивости  почв  лежит  через
увеличение  средних  размеров  почвенных  агрегатов.
 ВОДОПРОЧНОСТЬ  ПОЧВЕННЫХ  АГРЕГАТОВ
 Разрушение  почвенных  комочков  водой.  В  безводной  почве
растения  не  растут.  Плодородная  почва  должна  содержать
значительные  количества  воды.  Поэтому  понятие  структурной
почвы  теряет  свой  смысл,  если  составляющие  ее  комочки  рас¬
падаются  под  воздействием  воды,  а  тем  более  при  первом
 76

соприкосновении  с  ней.  Способность  структурных  образований
не  разрушаться  под  влиянием  текущей  или  длительного  воз
действия  стоячей  воды  обозначается  как  свойство  водопрочности.
Количественное  -выражение  этого  свойства  мы  находим  в  про¬
центе  агрегатов,  сохранившихся  в  почве  после  воздействия  на
них  водой.
 В  физике  почв  существует  два  термина  для  характеристики
почвенных  комочков  (отдельностей).  В  одном  случае  мы  го-
ьорим  о  почвенной  структуре,  имея  в  виду  комочки  в  сухом
состоянии.  В  другом  —  о  почвенных  агрегатах,  в  той  или  иной
.степени  устойчивых  в  воде.  В  ряде  почвенных  типов  понятия
структура  и  агрегаты  практически  совмещены,  так  как  преоб¬
ладающая  часть  комочков  устойчива  и  в  воде.  Этот  случай  яв¬
ляется  идеальным.  К  его  достижению  должны  быть  направлены
агротехнические  мероприятия.
 Мы  уже  видели,  что  в  природе  существуют  явления,  про¬
цессы,  физические  силы,  которые  открывают  возможность  воз¬
никновения  микроагрегатов  из  первичных  частиц,  а  макроагре¬
гатов  из  первичных  частиц  или  микроагрегатов.  Но  вместе
с  тем  немало  факторов  непрерывно  действует  разрушающе  на
почвенную  структуру.  Если  мы  устанавливаем  рост  содержания
макроагрегатов  в  почве,  это  значит,  что  факторы  их  создания
превалируют  над  факторами  разрушения,  и  наоборот.
 Рассмотрим  некоторые  случаи  разрушающего  действия  воды
на  почвенную  структуру.  Наиболее  .простым  представляется
механическое  разрушение  агрегатов  падающими  дождевыми
каплями.  Естественно,  что  чем  интенсивнее  дождь,  чем  крупнее
капли,  чем  больше  скорость  их  падения,  тем  сильнее  выражен
процесс  разрушения  структуры  в  поверхностном  слое  почвы.
По  мере  увлажнения  почвенных  агрегатов  и  ослабления  свя¬
зей  между  составляющими  их  микроагрегатами  и  частицами
разрушение  идет  все  интенсивнее.
 Разрушающее  действие  дождевых  вод,  по  мнению  некото¬
рых  исследователей,  обусловлено  также  тем,  что  они  до  по¬
ступления  в  почву  растворяют  почти  всегда  находящиеся  в  ка-
ком-то  количестве  в  атмосфере  аммонийные  и  углекислые  со¬
единения.  Аммоний,  как  известно,  может  вытеснять  из  погло¬
щающего  комплекса  ионы  кальция,  что  приведет  к  некоторому
разрушению  микроагрегатов,  а  также  повысит  подвижность
органических  соединений  почвы,  склеивающих  микроагрегаты
в  макроагрегатах.  Наряду  с  этим  углекислота  приводит  к  раст¬
ворению  некоторого  количества  карбонатов  кальция  в  почве,
к  сдвигу  равновесия  между  кальций-ионами  в  поглощающем
комплексе  и  в  почвенном  растворе,  к  замене  кальция  другими
ионами  и,  следовательно,  к  некоторому  разрушению  микроагре¬
гатов.  Это  своеобразное  вторичное  действие  дождевых  вод  на
агрегаты  носит  физико-химический  характер.  Следует  учиты¬
вать,  что  механическое,  ударное  действие  дождевых  вод  на
 77

структуру  почти  целиком  гасится  в  самом  верхнем  слое  почвы,
в  то  время  как  физико-химическое  разрушение  может  распро¬
страняться  и  на  более  глубокие  слои.
 Совсем  иная  картина  наблюдается,  когда  сухие  или  почти
сухие  агрегаты  подвергаются  внезапному  затоплению,  скажем,
при  дождях  ливневого  характера.  Под  влиянием  таких  воз¬
действий  происходит  типичный  разрыв  связей  в  макроагрега¬
тах,  последние  прекращают  свое  существование.
 Когда  макроагрегаты  иссушены,  все  поры  между  частицами
и  микроагрегатами  заняты  воздухом.  Если  вода  поступает  в
почву  медленно,  как  это  имеет  место,  например,  при  капилляр¬
ном  насыщении  почвы  водой,  она  постепенно  вытесняет  воздух,
а  сама  занимает  весь  объем  пор.  Если  же  агрегаты  быстро
погружаются  в  воду  или  вода  заливает  их  внезапно,  то  она
поступает  в  них  со  всех  сторон.  Менисковыми  силами  она  втя¬
гивается  внутрь,  выход  же  воздуху  в  этом  случае  закрыт,  и  он
оказывается  под  повышенным  давлением  внутри  агрегата.
Этот  эффект  усиливается  тем,  что  при  взаимодействии  воды
с  сухой  почвой  выделяется  теплота  смачивания,  которая  расхо¬
дуется  на  нагревание  почвы  и  зажатого  воздуха.  Последний
повышает  давление  на  стенки  пор.  Это  продолжается  до  тех
пор,  пока  давление  зажатого  воздуха  не  достигнет  некоторой
критической  величины,  превышающей  силу  сцепления  частиц  и
микроагрегатов  между  собой.  Тогда  (происходит  разрыв  агрега¬
тов  на  микроагрегаты  и  первичные  частицы.
 Описанное  явление  очень  наглядно  иллюстрируется  элемен¬
тарным  опытом.  В  чашку  с  водой  быстро  погружают  несколько
агрегатов.  При  увлажнении  происходит  их  бурный  распад  на
составные  части,  а  на  поверхность  воды  выделяются  пузырьки.
Затем  опыт  видоизменяют.  Сухие  агрегаты  той  же  почвы  пред¬
варительно  насыщают  водой  путем  смачивания  лишь  одной  их
грани.  В  этом  случае  агрегат  заполняется  водой  постепенно,
а  выходу  воздуха  из  агрегата  нет  препятствий.  Теперь  агре¬
гаты  можно  опустить  в  воду,  и  они  не  претерпят  существенных
изменений.
 Это  интересное  в  теоретическом  и  практическом  отношении
явление  было  открыто  в  нашей  стране  еще  в  конце  20-х  годов
почти  одновременно  Г.  И.  Павловым  и  Е.  Г.  Петровым.  Что
касается  достоверности  теоретической  трактовки  этого  явления,
то  она  была  установлена  многочисленными  опытами  целого
ряда  авторов,  в  том  числе  простым,  но  точным  опытом,  выпол¬
ненным  П.  В.  Вершининым.  50  макроагрегатов  помещали  в  со¬
суд,  схема  которого  дана  на  рис.  16.  При  закрытом  кране  2  и
открытом  кране  1  сосуд  с  агрегатами  присоединяется  к  вакуум-
насосу  для  откачки  из  него  воздуха.  После  достижения  в  со¬
суде  вакуума  кран  1  перекрывают,  в  сосуд  подается  струя
воды,  тщательно  прокипяченной  и  остывшей  до  температуры
опыта.  Затем  агрегаты  подвергаются  анализу  на  водопроч-
 78

Таблица  23
 Роль  зажатого  воздуха  в  водопрочностн  структуры
(в  процентах)
 Количество  водопрочных  агрегатов  >  0.25  мм
 Размер
 в  обыкновенном  суглинистом
 в  подзолистой  суглинистой
 агрегатов
 черноземе
 почве
 (мМ)
 1
 2
 3
 1
 2
 3
 Больше  3
 9,1
 14,7
 15,2
 0,8  -
 8,5
 8,1
 3—2
 5,6
 30,4
 36,8
 6,1
 35,7
 39,0
 2—1
 3,9
 4,8
 1,0
 13,3
 15,3
 7,6
 1—0,5
 11,0
 6,8
 6,2
 22,2
 9,1
 16,3
 0,5—0,25
 8,1
 1,4
 2,7
 4,2
 1,8
 1.8
 ность.  В  табл.  23  приводятся  сравнительные  данные  по  водо-
прочности  двух  почв,  полученные  тремя  методами:  без  от¬
качки  воздуха  (1),  с  откачкой  воздуха  (2)  и  с  предваритель¬
ным  капиллярным  насыщением  агрегатов  водой  (3).  Из  при¬
веденных  данных  видно,  что  наименьшее  количество  агрегатов
размером  больше  0,25  мм  сохранилось
в  случае,  когда  агрегаты  были  быстро
погружены  в  воду  без  предварительной
откачки  воздуха.
 Открытие  явления  разрушения  поч¬
венной  структуры  под  действием  зажа¬
того  в  макроагрегате  воздуха  сыграло
важную  роль  при  решении  ряда  практи¬
ческих  и  методических  вопросов.  Так,
стало  ясно,  что  полив  иссушенной  в  той
или  иной  степени  почвы  методом  затоп¬
ления  не  может  не  привести  к  резкому
разрушению  почвенной  структуры  и
сильному  уплотнению  почвы.  Особенно
неблагоприятное  воздействие  оказывает
полив  затоплением  на  макроагрегаты  и
почву  в  целом  самого  верхнего  слоя,  где
чаще  всего  наблюдается  иссушение  почвы.
 В  этом  слое  макроструктура  часто
почти  целиком  разрушается,  и  после  по¬
лива,  например,  на  сероземах  создаются  условия  для  возник¬
новения  предельно  твердой  корки,  резко  ухудшающей  условия
роста  растений.  Уничтожение  корки  здесь  всегда  связано  с
большими  затратами  труда  как  ручного,  так  и  машинного.
 В  последние  десятилетия  был  почти  повсеместно  осуществ¬
лен  переход  к  поливу  хлопчатника  по  бороздам.  В  этом  случае
насыщение  почвы  водой  осуществляется  капиллярным  путем.
 И  насосу
 Рис.  16.  Сосуд  для  изу¬
чения  роли 	зажатого
 воздуха  в 	водопроч-
 ности  агрегатов  (по  Вер¬
шинину).
 79

В  какой-то  мере  агрегаты  в  этом  случае  сохраняются  до  конца
вегетационного  периода.
 Однако  явление  повышения  водопрочности  макроагрегатов
при  предварительном  их  капиллярном  насыщении  широко  ис¬
пользуется  не  только  в  практических  целях,  но  и  при  решении
методических  задач.  Г.  И.  Павлов  (табл.  24)  показал,  что
только  капиллярное  насыщение  перед  размывом  серозема  по¬
зволяет  сохранять  макроструктуру.
 Таблица  24
 Агрегатный  состав  серозема  при  разных  условиях  увлажнения
(в  процентах)
 Диаметр  агрегатов  (мм)
 Степень  увлажнения
почв,>1  перед  анализом
 1
 Ю
 О
 1
 Н
 Я
 о
 1
 т
 о
 н
 о
 1
 а
 с>г
 о
 f
 И
 О
 о
 1
 о
 о
 о
 V
 Воздушно-сухая
 1,8
 1,8
 7,8
 39,2
 54,2
 1,7
 0,5
 Капиллярное  насыщение  .  .  .
 32,5
 8,3
 8,8
 8,0
 35,5
 14,0
 3,9
 Полное  заполнение  пор  вод  oil
(полная  влагоемкость).  .  .
 1,5
 2,1
 7,5
 20,1
 65,4
 3,0
 0,3
 По  данным  А.  И.  Агапова,  серозем,  содержавший  до  посева
хлопчатника  60—70%-  агрегатов  от  5  до  0,5  мм,  ко  времени
цветения  хлопчатника  содержал:  при  поливе  по  глубоким  бо¬
роздам  восходящим  капиллярным  телком  —  70%,  а  при  поливе
по  мелким  бороздам,  при  котором  нередко  имеет*  место  затоп¬
ление,  всего  24%  агрегатов  от  5  до  0,5  мм.
 Методическое  значение  этой  закономерности  сводится  к  то¬
му,  что  из  факта  разрушения  агрегатов  сжатым  воздухом  при
быстром  погружении  сухих  агрегатов  в  воду  вытекает  необхо¬
димость  весьма  тщательной  подготовки  агрегатов  к  анализу
на  водоустойчивость.
 Необходимо  также  учитывать,  что  во  многих  случаях  капил¬
лярное  насыщение  агрегатов  оказывается  недостаточным  для
сохранения  их  при  механических  воздействиях  и  встряхиваниях.
Такие  агрегаты  нередко  распадаются.  Наряду  с  этим  макроаг¬
регаты  некоторых  почв,  например  целинных  участков  чернозе¬
мов,  будучи  затоплены  водой,  не  распадаются  на  составные
части  и  противостоят  разрушающему  действию  воды.  Агрегаты,
приобретающие  устойчивость  в  воде  в  результате  капилляр¬
ного  насыщения  водой,  принято  называть  условно  водоприч
ными;  агрегаты,  устойчивые  в  воде  при  любых  воздействиях,
следует  относить  к  безусловно  водопрочным.
 Как  правило,  условная  водопрочность  характерна  для  почв
дерново-подзолистой  зоны,  отчасти  для  южных  черноземов  и
каштановых  почв;  агрегаты  обыкновенных,  мощных  и  тучных
 80

черноземов,  особенно  на  целинных  и  залежных  участках,  яв¬
ляются  безусловно  водопрочными.
 Среди  рассматриваемых  явлений  взаимодействия  агрегатов
с  водой  важное  значение  имеет  введенное  Б.  В.  Дерягиным
представление  о  расклинивающем  действии  воды.  Смысл  этого
явления  заключается  в  том,  что  молекулы  воды,  адсорбируясь
на  поверхности  почвенных  частиц  и  ориентируясь  в  определен¬
ном  порядке,  действуют  подобно  клину,  вызывают  как  бы  раз¬
двигание  частиц,  отдаление  их  друг  от  друга.  При  этом  раз¬
виваются  силы,  достаточные  для  преодоления  сил  связи  между
частицами  почвы.
 Из  всего  сказанного  можно  заключить,  что  для  ослабления
разрушающего  действия  воды  на  макроструктуру  необходима
тщательно  продуманная  система  агротехнических  мероприятий,
основанных  на  всестороннем  знании  явлений,  обусловливающих
образование  водопрочной  почвенной  структуры.
 МЕТОДЫ  ИЗУЧЕНИЯ  УСТОЙЧИВОСТИ
ПОЧВЕННОЙ  СТРУКТУРЫ  в  ВОДЕ
 При  проведении  анализа  с  целью  установления  водоустой¬
чивости  макроагрегатов  задача  обычно  сводится  к  выяснению
степени  разрушения  агрегатов  при  том  пли  ином  искусствен¬
ном  воздействии  на  них  водой.  Поэтому  анализ  на  водопроч-
ность  агрегатов  предполагает  сравнение  данных  рассева  почвы
в  воздушно-сухом  состоянии  с  результатами  определения  остатка
сохранившихся  агрегатов  после  воздействия  на  почву  водой.
При  сравнении  этих  данных  мы  получаем  прямой  ответ  на
вопрос  о  том,  какая  часть  агрегатов  устойчива  в  воде.  Анализы
такого  типа  относятся  к  прямым.
 Наряду  с  этим  существуют  методы  оценки  водопрочности
почв,  которые  могут  быть  отнесены  к  косвенным,  когда  нужная
характеристика  получается  на  основе  отношения  почвы  к  воде,
к  механической  ее  обработке,  скорости  диффузии  газов  и  т.  д.
Во  всех  этих  случаях  при  любых  методах  обычно  легко  выде¬
лить  три  стадии:  1)  подготовка  почвы  к  анализу;  2)  воздейст¬
вие  на  почву  водой;  3)  определение  результатов  анализа.  Так
как  в  принципах  и  технике  проведения  каждой  из  стадий  ме¬
тода  имеется  большое  разнообразие,  то  легко  себе  представить,
какое  множество  методов  определения  водопрочности  может
быть  создано.  Действительно,  в  нашей  стране,  а  также  зару¬
бежными  исследователями  разработано  такое  количество  ме¬
тодов,  которое  теперь  практически  невозможно  даже  перечис¬
лить.  Разнообразие  методов,  несомненно,  свидетельствует  о  том,
что  пока  еще  не  создан  такой,  который  достаточно  объективно
и  точно  решал  бы  поставленную  задачу.  Именно  это  обстоя¬
тельство  вызывает  и  в  настоящее  время  тенденцию  исследо¬
вателей  к  совершенствованию  методов  изучения  водопрочности
 81

почвенных  агрегатов.  В  качестве  основного  критерия  водопроч¬
ности  следует  рассматривать  отношение:
 Л  =  ~С  -100» 	(12>
 где:  А  —  критерий  водопрочности,  или  просто  водопрочность
(в  процентах),  С—процентное  содержание  структурных  обра¬
зований  в  почве  размером  от  1  до  0,25  мм,  полученных  при
сухом  рассеве  образца,  а  Свп—процентное  содержание  водо¬
прочных  агрегатов  тех  же  размеров  в  том  же  образце.
 Необходимо  также  учитывать,  что,  с  точки  зрения  созда¬
ния  оптимальных  физических  и  биофизических  условий,  важно
иметь  известное  сочетание  всех  фракций  структурных  образо¬
ваний  в  почве.  Само  собой  разумеется,  что  для  формирования
порового  пространства  в  почве  с  наиболее  благоприятными  ха¬
рактеристиками  не  следует  добиваться  преобладания  в  почве
крайних  фракций  структурных  образований.  Почва,  состоящая
из  агрегатов  в  10  мм,  в  преобладающем  числе  случаев  столь
же  неприемлема,  как  и  состоящая  из  пылеватых  образований
в  0,25  мму  хотя  содержание  тех  и  других  в  почве  в  большинстве
случаев  желательно.
 В  настоящее  время  нет  единодушного  ответа  на  вопрос,
надо  ли  при  выполнении  анализа  по  определению  водопроч¬
ности  агрегатов  стремиться  к  полному  воспроизведению  того
воздействия  на  агрегаты,  которое  они  испытывают  в  природных
условиях.  И  хотя  на  первый  взгляд  положительный  ответ  на
вопрос  представляется  само  собой  разумеющимся,  ряд  иссле¬
дователей  придерживается  обратной  точки  зрения.  Более  того,
абсолютное  большинство  методов  предусматривает  такие  опе¬
рации  с  образцом  почвы,  которые  в  природе  никогда  не  встре¬
чаются.  Поэтому  следует  считать  общепризнанным,  что  в  про¬
цессе  анализа  необходимо  стремиться  к  получению  данных,
либо  пропорциональных,  либо  тесно  коррелирующих  с  истинной
водоустойчивостью  агрёгатов  в  полевых  условиях.  Опыт  пока¬
зывает,  что  даже  наиболее  рациональные  и  широко  распро¬
страненные  методы  иногда  дают  такие  результаты,  которые
находятся  в  вопиющем  противоречии  с  поведением  почвы  в  по¬
левых  условиях.  Для  доказательства  этого  заключения  приве¬
дем  только  один  пример.
 При  сухом  рассеве  образцов  многих  почв  обычно  получают
высокое  содержание  макроструктурных  отдельностей  и  ничтож¬
ное  (порядка  10%  или  несколько  больше)  количество  пыли
независимо  от  того,  в  какое  время  года  были  взяты  образцы
для  анализа  —  весной  после  снеготаяния  и  длительного  пребы¬
вания  почвы  в  состоянии  избыточного  увлажнения  или  летом
после  ливневых  осадков.  Это  значит,  что  почвенная  структура
в  природных  условиях  обладает  сравнительно  высокой  устой¬
чивостью  к  разрушающему  действию  воды.  Между  тем,  будучи
 82

перенесены  в  условия  лабораторного  опыта,  те  же  образцы
почвы  почти  при  любом  методе  анализа  водопрочности  обнару¬
живают  невысокую  устойчивость  к  разрушающему  действию
воды.  Количество  водопрочных  агрегатов  заметно  снижается.
Нередко  почва  даже  относится  к  бесструктурной.
 Приведем  описание  методов,  позволяющих  выявлять  раз¬
личные  особенности  почвенной  структуры.  Метод  Фадеева  —
Вильямса  относится  к  наиболее  ранним  способам  изучения  во¬
допрочности  почвенных  агрегатов.  Об  устойчивости  почвенной
структуры  к  действию  воды  в  этом  методе  получают  представ¬
ление  по  затуханию  водопроницаемости  во  времени.  Следова¬
тельно,  он  относится  к  косвенным  методам.  Для  исследования
отбирается  образец  данной  фракции  агрегатов,  его  насыпают
в  сосуд,  через  который  пропускают  ток  воды.  Определяется
количество  воды,  протекающее  в  единицу  времени.  Анализ  за¬
канчивается,  когда  объем  воды,  протекающей  в  единицу  вре¬
мени,  достигает  постоянной  величины.  Ясно,  что  чем  водопроч-
нее  агрегаты,  тем  выше  водопроницаемость  и  тем  медленнее
затухает  скорость  протекания  воды.  К  недостаткам  метода  сле¬
дует  отнести  то,  что  он  рассчитан  на  анализ  отобранной  из
почвы  фракции  агрегатов  одного  размера.  А  интегральную  ха¬
рактеристику  водопрочности  почвы  мы  в  данном  случае  не  по¬
лучаем.
 Этот  недостаток  устранен  в  аналогичных  приборах  Савви-
нова,  а  также  в  приборе  Вильямса-Саввинова  в  модификации
АФИ.  Н.  И.  Саввинов  внес  в  прибор  весьма  существенные  из¬
менения  Весь  прибор  его  конструкции  металлический.  В  ци¬
линдрический  сосуд  помещают  испытуемый  образец  почвы,  ко¬
торый  берут  в  поле  без  нарушения  природного  сложения  почвы.
Этим  устраняется  отмеченный  недостаток  предыдущего  при¬
бора.  Подача  воды  снизу  вверх  производится  только  при  увла¬
жнении  образца.  Определение  же  водопроницаемости  произво¬
дят  при  протекании  воды  сверху  вниз  и  постоянном  давлении,
для  поддержания  которого  имеется  специальная  трубка  Через
нее  вытекает  излишек  воды,  если  уровень  ее  достиг  большей
высоты,  чем  предусмотрено.  Прибор  модификации  АФИ
(рис.  17)  комплектуется  10—20  цилиндрами  для  образцов  с
ненарушенным  строением  и  отличается  некоторыми  другими
конструктивными  улучшениями.  Однако  ни  одни  из  этих  ва¬
риантов  данного  метода  не  позволяет  получить  количественного
распределения  фракций  макроагрегатов  в  почве  после  воздей¬
ствия  на  нее  воды.  Тем  не  менее,  его  можно  рекомендовать  к  ис¬
пользованию  при  изучении  стабильности  водных  характеристик
данной  почвы,  в  частности  устойчивости  ее  водопроницаемости.
 Сравнительно  давно  своеобразный  прямой  метод  определе¬
ния  водопрочности  почвенной  структуры  предложил  Г.  И.  Пав¬
лов.  Сущность  метода  заключается  в  следующем.  Среднюю
пробу  из  взятого  образца  весом  15—20  г  высыпают  в  литровый
 83

мерный  сосуд,  до  верха  заполненный  водой,  и  оставляют  на
 10 	минут  для  совершенного  смачивания  агрегатов  и  вытесне¬
ния  из  агрегатов  пузырьков  воздуха.  Затем  цилиндр  покрывают
часовым  стеклом  и  со  скоростью  один  оборот  в  5  секунд  пере¬
ворачивают  на  180°.  Эту  операцию  повторяют  10—12  раз.  За¬
тем  в  цилиндре  на  разных  высотах  устанавливают  стеклянные
сифоны  и  рассчитывают  время  взятия  проб  для  определения
содержания  фракции  меньше  0,25  мм.  Часть  почвы  с  агрега¬
тами  больше  0,25  мм,  осевшей  на  дно  цилиндра,  переносят  на
колонку  сит,  где  высушивают  до  воздушно-сухого  состояния  и
 Рис.  17.  Прибор  Вильямса—Саввинова  в  модификации
АФИ  для  определения  водопрочности  почвенных  агре¬
гатов.
 рассевают.  По  весу  агрегатов,  оставшихся  на  каждом  сите,
можно  узнать  абсолютное  содержание  в  почве  водопрочных
агрегатов  данного  размера.
 Однако  подготовка  образца  к  анализу  в  этом  случае  свое¬
образна,  так  как  агрегаты  погружаются  в  воду  внезапно.  При
этом  происходит  сильное  их  разрушение.  Этот  метод  может
быть  полезен  -при  выяснении  характера  разрушения,  скажем,
пересохших  сероземов  под  влиянием  полива  затоплением.
 А. 	Ф.  Тюлин  предложил  улучшить  метод  Павлова.  Обра¬
зец  почвы  до  погружения  в  цилиндр  с  водой  насыщается  ка¬
 84

пиллярно,  что,  как  мы  уже  знаем,  ведет  к  повышению  устойчи¬
вости  агрегатов  к  размывающему  действию  воды.
 Исходя  из  представления  о  существовании  агрегатов,  ус-
ловдр  и  безусловно  водопрочных,  М.  X.  Пигулевский  предло¬
жил  метод,  который  позволяет  определить  величину  каждой  из
указанных  групп.  Образец,  предназначенный  для  анализа,  тща¬
тельно  увлажняется  пульверизатором  с  перерывами  так,  чтобы
не  Допускать  быстрого  смачивания  агрегатов.  Далее  произво¬
дят  анализ.  При  этом  определяется  сумма  условно  и  безуслов¬
но  водопрочных  агрегатов.  Затем  определяют  второе  слагаемое
 Рнс.  18.  Прибор  Пигулевского  для  изучения  водопрочности
почвенных  агрегатов.
 этой  суммы,  что  достигается  путем  полного  высушивания  увла¬
жненного  образца  при  40°  С,  последующего  охлаждения  и  бы¬
строго  погружения  в  воду.  Разность  между  показателями  остав¬
шихся  на  ситах  агрегатов  при  первом  и  втором  определениях
дает  величину  условно  водопрочных  агрегатов.
 С  помощью  прибора  Пигулевского  (рис.  18)  у  нас  впервые
решена  задача  придания  методу  объективности  (исключая
субъективность  действий  аналитика  при  увлажнении  образцов).
Анализ  ведется  в  следующей  последовательности.  Две  ванны  1
заполняют  водой.  На  кронштейнах  2  закреплена  ось  3,  несущая
стержни  4,  жестко  закрепленные  на  этой  оси.  Стержни  закан¬
чиваются  крючками,  на  которых  подвешивают  патроны  5.  Мо¬
 85.

тором  6  и  кривошипным  устройством  патроны  приводят  в  воз¬
вратно-поступательное  движение.  В  каждом  патроне  имеется
набор  сит  для  разделения  образца  в  процессе  анализа  на  фрак¬
ции  агрегатов  по  размерам.  Количество  качаний  регулируется
шестернями.  При  качаниях  из  патронов  вымываются  агрегаты
менее  0,25  мм,  Прибор  позволяет  получать  абсолютные  данные
по  распределению  фракций  в  образце,  притом  одновременно  в
восьми  и  даже  более  образцах.  Недостатком  прибора  является
сложность  устройства.  Искусственным  в  приборе  является  при¬
менение  качательных  движений.
 Н. 	И  Саввиновым  в  1932  г.  был  разработан  метод,  который
по  существу  является  в  известной  мере  синтезом  ряда  методов,
созданных  до  него.  Метод  предельно  прост,  что  привело  к  ши¬
рокому  его  распространению  в  лабораторной  практике.
 Полевой  образец  в  1,0—1,5  кг  доводят  до  воздушно-сухого
состояния  и  рассевают  на  ситах  для  определения  структурного
состава  Затем  составляют  навеску  в  50  г  пропорционально
процентному  содержанию  фракций  во  всем  образце.  Так,  если
скажем,  фракция  2—3  мм  составила  17%  в  полевом  образце,
то  при  составлении  навески  в  50  г  из  этой  фракции  следует
взять  8,5  г  и  т.  д.  Агрегаты  <[0,25  мм  в  навеску  не  берут.  Та¬
ким  образом,  навеска  для  определения  водопрочности  составит
50  г  за  вычетом  доли  структур  <[0,25  мм.
 Полученную  навеску  высыпают  в  высокий  (h  ^  40  см)  лит¬
ровый  цилиндр  и  по  прошествии  10  мин.  производят  десяти¬
кратное  опрокидывание  цилиндра  с  такой  скоростью,  чтобы
комки  успевали  каждый  раз  достигнуть  дна.
 После  этого  цшутндр  в  закрытом  виде  опрокидывают  на
колонку  сит,  находящихся  в  цилиндрическом  баке  под  водой.
Пробку  цилиндра  открывают,  и  комочки  попадают  на  верхнее
сито.  Обычно  колонка  составлена  из  сит  с  отверстиями  0,25;
 0,5;  1;  2;  3  и  5  мм.  Затем  производят  десятикратное  вертикаль¬
ное  перемещение  сит  с  почвой  без  извлечения  колонки  из  воды.
По  окончании  этой  операции  колонку  вынимают  из  бака,  соби¬
рают  в  отдельные  чашечки  оставшиеся  на  каждом  сите  агре¬
гаты,  высушивают  и  взвешивают  их.  Анализ  ведут  в  двукрат¬
ной  повторности.  Точность  метода  не  превышает  +2%.  Метод
Саввинова  не  лишен  субъективности.  Кроме  того,  как  было  ус¬
тановлено  в  работе  П.  В.  Вершинина  и  И.  Б.  Ревута,  предвари¬
тельная  стадия  подготовки  образца  к  анализу  не  обоснована
и  приводит  к  дополнительному  разрушению  агрегатов.  По
предложению  указанных  авторов,  при  анализе  по  Саввинову
теперь  часто  образец  сразу  помещают  на  колонку  сит  (без  ста¬
дии  цилиндра)
 Для  моделирования  разрушающего  действия  силы  капель
воды  на  агрегаты  Д.  Г.  Виленский  предложил  метод,  при  кото¬
ром  испытуемые  агрегаты  помещаются  по  одному  между  труб¬
ками  над  щелью  шириной  1  мм.  Над  каждым  агрегатом
 $6

имеется  бюретка  с  краном,  из  которой  со  скоростью  2  капли1
объемом  0,03  мм  в  секунду  на  агрегат  выливается  вода.  Под
щелями  стоят  мерные  цилиндры  с  воронками,  в  которых  соби¬
рается  прошедшая  через  щель  вода.  Конец  оттяжки  бюретки
находится  в  1  см  над  агрегатами.  Концом  анализа  считается;
момент  прохождения  разрушенного  агрегата  через  щель  После
этого  кран  закрывают  и  учитывают  количество  воды,  израсхо¬
дованной  на  разрушение  агрегата.  Это  и  является  мерой  водо¬
устойчивости  агрегатов.
 Рис.  19.  Схема  прибора  Вершинина  для  определения  водопрочности
почвенных  агрегатов.
 1  —  провода  к  сети,  2  —  реостат  для  установки  гальванометра  на  нуль,
 3  ~  переключатель,  4  —  нефелометр,  5  —  гальванометр,  €  —  трубка,  отводящая
воду,  7  —  фотоэлемент,  8  —  электромотор,  9  —  реостат
 Нельзя,  однако,  не  учитывать,  что  до  последних  лет,  кроме
прибора  Пигулевского,  все  еще  мало  в  мировой  практике  при¬
борных  методов  определения  водопрочности  почвенных  агре¬
гатов.
 Простой  и  интересный  прибор  предложили  К.  Рененхампф
и  М.  Мейер  (рис.  20).  Колонки  сит  помещают  в  цилиндры.
Вода  подается  в  цилиндры  так,  что  они  заполняются  вместе
с  сифониюй  тру|бкой.  Дойдя  до  верха  сифонной  тру|бки,  вода
выливается.  После  сбрасывания  воды  цилиндр  с  сифонной
трубкой  вновь  заполняется  водой.  Такое  своеобразное  купание
образца  путем  подъема  и  опускания  воды  при  стоящей  на
 87

месте  колонке  сит  может  повторяться  произвольное  число
раз.
 Значительный  интерес  представляют  метод  и  прибор
П.  В.  Вершинина.  В  этом  случае  сделан  весьма  существенный
шаг  к  превращению  агрегатного  анализа  в  объективное  испы¬
тание  водопрочности  агрегатов.  В  приборе  Вершинина  (рис.  19)
погружение  колонки  сит  производится  с  помощью  мотора  и
кривошипного  устройства.  Скорость  погружения  регулируется
в  широких  пределах,  но  для  данной  серии  анализов  она  под¬
держивается  постоянной.  Конец  анализа  объективно  устанав¬
ливается  с  помощью  специального  нефелометра  с  селеновым
 л  водопроводу
 Рис  20.  Схема  прибора  Рененкампфа  и  Мейера  для  опре¬
деления  водопрочности  почвенных  агрегатов
 /  —  сосуды  для  промывания  агрегатов,  2  —  колонки  сит,  3  —  сифо¬
ны  для  смывания  воды,  4  —  зажимы
 «фотоэлементом,  показывающим  полное  просветление  вытекаю¬
щих  из  прибора  промывных  вод.  Этот  прибор  впервые  открыл
возможность  получать  кривые  размываемости  агрегатов,  что
весьма  важно  при  изучении  влияния  различных  факторов  на
водопрочность  структуры.
 .88

Оригинальный  прибор  предложил  И.  М.  Бакшеев.  В  нем
также  качание  сит  производится  с  помощью  мотора  (рис.  21).
Однако  в  этом  приборе  осуществлен  принцип  качания  цилинд¬
ров,  установленных  под  углом  в  45°  в  ту  и  другую  сторону.
Предусмотрены  две  скорости  качания.  Качания  продолжаются
 12 	мин.  Во  всем  остальном  прибор  мало  отличается  от  других
себе  подобных.
 Метод  П.  В.  Вершинина  и  И.  Б.  Ревута  (рис.  22)  предпо¬
лагает  возможно  полное  приближение  к  действию  воды  ria  поч-
 Рис.  21.  Прибор  Бакшеева  для  изучения 	Рис.  22.  Прибор  Верши-
 водопрочности  почвенных  агрегатов. 	нина  —  Ревута  для  изу¬
 чения  водопрочности
почвенной  структуры.
 ву  в  природных  условиях.  В  зависимости  от  размеров  прибора
и  колонки  сит  навеска  для  анализа  может  составлять  от  25  до
50  г.  Образец  в  сухом  состоянии  помещают  на  колонку  сит  и
путем  осторожного'Постукивания  распределяют,  по  ситам,  ко¬
торые  затем  медленно  погружают  в  бачок  с  водой.  Можно
также  поставить  колонку  с  образцом  в  пустой  бачок,  а  затем
снизу  медленно  подать  воду  до  заполнения  бачка.  Последний
по  размерам  должен  быть  близок  к  ситам.  Сита  с  почвой  ос¬
тавляют  в  спокойной  воде  на  1  час;  после  этого,  не  вынимая
сит  из  воды,  пропускают  через  них  слабый  ток  воды  в  течение
 89

-30  минут.  Скорость  протекания-  воды  не  должна  превышать
водопроницаемость  лучших  почв  (несколько  миллиметров  в  ми¬
нуту)  .
 После  этого  колонку  сит  извлекают  из  бачка,  разбирают
но  ситам  и  каждое  из  них  ставят  на  бумагу  для  высыхания  об¬
разца  до  воздушно-сухого  состояния  при'температуре,  непревы¬
шающей  40°  С.  Затем  сита  снова  собирают  в  колонку  и  осто¬
рожно  просеивают,  удаляя  случайно  задержавшиеся  на  них
мелкие  фракции.  Вес  фракций  больше  0,25  мм  является  пока¬
зателем  водопрочности  почвенной  структуры.  Обработку  дан¬
ных  можно  также  провести  по  приведенной  выше  формуле  во¬
допрочности.
 Нельзя  не  учитывать,  что  при  этом  методе,  несмотря  на  со¬
вершенное  увлажнение  и  пропускание  через  образцы  почвы  по¬
тока  воды,  агрегаты  оказались  более  высокоустойчивыми,  чем
при  определении  по  методу  Саввинова.  В  этом  можно  убе¬
диться  по  данным  табл.  25.
 Приведем  описание  еще  од¬
ного  прибора,  недавно  разра¬
ботанного  нами  и  предназна¬
ченного  для  синхронного  опре¬
деления  водопрочных  и  услов¬
но  водопрочных  агрегатов.
 Общий  вид  этого  прибора
приведен  на  рис.  23.  Основой
прибора  служат  станина  1  и
стойка  2,  на  которой  закрепле¬
ны  цилиндры  3  (с  вакуумом)
и  4  (без  вакуума).  Цилиндр  3
с  помощью  резинового  шланга
соединен  с  вакуум-насосом,  а
также  с  краном  водопровода;
цилиндр  4  соединен  с  краном
водопровода.  Внутри  цилинд¬
ров  на  специальных  штоках
закреплены  колонки  сит  с  отверстиями  от  0,25  до  7,0  мм.
Штоки  соединены  с  осью  мотора  при  помощи  редуктора.
 После  того  как  на  колонки  сит  нанесены  образцы,  состоя¬
щие  из  агрегатов  от  0,25  до  7,0  мм,  крышку  цилиндра  3  плотно
закрывают  и  к  цилиндру  при  помощи  крана  подсоединяют  ва¬
куум-насос.  Затем  включают  насос  и  производят  откачку  воз¬
духа  из  цилиндра  3.  Наступление  вакуума  в  1  мм  рт.  ст.  реги¬
стрируется  при  помощи  щупа.  При  достижении  нужного  ва¬
куума  кран  к  вакуум-насосу  перекрывают,  краны,  соединяющие
оба  цилиндра  с  водопроводом,  открывают,  оба  цилиндра  за¬
полняются  водой  с  расчетом,  чтобы  верхний  уровень  воды  в  них
был  на  3—4  см  выше  среднего  крайнего  уровня  колонки  сит
в  цилиндре.  Скорость  опускания  и  подъема  колонок  сит  регу¬
 Таблица  25
 Водопрочные  макроагрегаты
обыкновенного  глинистого  чернозема
(по  данным,  полученным  двумя
методами)
 Место  взятия
образцов
 Количество  водопроч¬
ных  агрегатов
>0.25  мм  {%  к  весу
образца)
 по  методу
Саввинова
 по  методу
Ревута-
Вершинина
 Паровое  поле  сре¬
 ди  лесных  полос
 50,5
 71,0
 Озимое  поле  того
 же  севооборота
 51,9
 70,2
 Яровая  пшеницау
 по  пласту  .  .  .
 65,5
 76,9
 *90

лируется  в  известных  пределах.  В  обоих  цилиндрах  сита  имеют
одинаковое,  число  колебаний,  и  колебания  в  них  происходят
синхронно.  Таким  образом,  в  данном  приборе  исключено  субъ¬
ективное  воздействие  аналитика  на  результаты  анализа,  так
как  скорость  колебаний  сит  и  предельные  их  уровни  остаются
 Рис.  23.  Прибор  Ревута  для.  дифференциального  изучения
водопрочности  почвенных  агрегатов.
 /  —  статина,  2  —  стойка,  3  —  цилиндр  с  вакуумом.  4  —  цилиндр  без
вакуума,  5  —  колонки  сит.
 постоянными  или  регулируются  с  помощью  коробки  скоростей
в  пределах  от  2  до  22  в  минуту.
 После  окончания  промываний  колонки  сит  извлекают.  Ос¬
тавшиеся  на  них  агрегаты  переносят  в  фарфоровые  чашки,  вы¬
сушивают  их  до  воздушно-сухого  состояния  и  взвешивают.  Все
остальное  производится  так  же,  как  и  в  других  методах  ана¬
лиза.
 В  табл.  26  и  27  приведены  данные  по  водопрочности  агре¬
гатов  некоторых  почв  с  (предварительной  эвакуацией  и  без  э©а-
 91

Таблица  26
 Водопрочного»  почвенных  агрегатов  чернозема
Целиноградской  области
 (в  процентах  к  весу  образца)
 Варианты  анализа
 Повтор¬
 ности
 Количество  агрегатов  размером  (мм)
 5-1
 1-0.25
 Сумма
 >0.25
 I
 51,6
 27,6
 79,2
 С  предварительной  эвакуацией
 II
 50,4
 27,2
 77,6
 воздуха 	,  .  -
 III
 52,8
 24,4
 77,2
 IV
 48,0
 27,6
 75,6
 V
 47,6
 28,8
 76,4
 Средне  е
 50,1
 27,1
 77,2
 I
 26,0
 36,8
 62,8
 II
 26,8
 37,6
 64,4
 Без  эвакуации  воздуха  ,  .  .  т  .  -
 III
 28,0
 37,2
 65,2
 IV
 27,6
 35,6
 64,4
 V
 26,8
 36,8
 62,4
 Среднее
 27,2
 36,8
 64,0
 Таблица  27
 Водопрочиость  почвенных  агрегатов  дерново-подзолистой
тяжелосуглинистой  почвы
 (в  процентах  к  весу  образца)
 Количество  агрегатов  размером  (мм)
 Варианты  анализа
 Повтор¬
 ности
 >5
 5—3
 3-1
 1—0,25
 Сумма
 >0,25
 €,  предварительной  1
эвакуацией  воздуха  1
 I
 II
III
 8,0
 6,5
 9,3
 6,0
 7,0
 7,5
 24.5
 24.5
18,7
 21.5
19,0
 22.5
 60,0
 57,0
 58,4
 Средн  ее.  .  .
 Без  эвакуации  воз-  f
духа 	1
 I
 II
 III
 7,9
 2,8
 2,0
 4,0
 6,8
 1,3
 0,7
 1,5
 22,5
 11,9
 15,0
 8,6
 21,2
 26,7
 24,5
 32,0
 58,4
 42,7
 42,2
 46,0
 Среднее  .  .  .
 2,9
 1,2
 11,8
 27,7
 43,6
 ■куации  воздуха.  Из  этих  данных  видно,  что  эвакуация  воздуха
перед  испытанием  проб  приводит  к  резкому  возрастанию  со¬
держания  водопрочных  агрегатов.  Анализы  выполнены  И.  А.  Ро¬
мановым.
 Я2

Сравнительное  изучение  водопрочности  агрегатов  при  эва¬
куации  воздуха  и  без  эвакуации  приобретает  особый  смысл
при  изучении  действия  полимеров-структурообразователей  на
водопрочногп»  агрегатов  (табл.  28).
 Таблица  28
 Водопрочность  агрегатов  серозема,  остр  ук  туре  иного
полиакриламидом  (ПАА)
 (в  процентах  к  весу  почвы)
 Полимер
 Доза
полимера
(%  к  весу
сухой
почвы)
 Количество  агрегатов
 при  предварительной
эвакуации  воздуха
 без  эвакуации
воздуха
 5—1
 мм
 1—0,25
 мм
 Сумма  >0,25
 5-1
 мм
 1-0,25
 ми
 сумма
 >0,25
 Полиакриламид  .  |
 0,001
 0.005
 16,8
 32,0
 12,9
 13,2
 29,7  +  0,4
45,2  ±0,5
 12,1
 10,6
 5.6
 8.6
 17,7
 19,2
 Данные  табл.  28  представляют  значительный  интерес  в  том
отношении,  -что  они  позволяют  анализировать  весьма  тонкие
изменения,  вызываемые  полимерами  в  почвенной  структуре.
Оказалось,  что  повышение  дозы  ПАА  в  5  раз  (с  0,001  до
 0,005%  к  весу  почвы)  при  анализе  без  эвакуации  не  позво¬
ляет  увидеть  разницы  в  их  влиянии  на  структуру,  хотя  на  са¬
мом  деле  эта  разница,  несомненно,  существует  и  хорошо  выяв¬
ляется  при  применении  метода  определения  водопрочности  с
предварительной  эвакуацией.  В  этом  случае  видно,  что  доведе¬
ние  дозы  полимера  до  0,005%  уже  весьма  существенно  увели¬
чило  в  почве  содержание  водопрочных  агрегатов.
 Чтобы  закончить  рассмотрение  методических  вопросов  водо¬
прочности  почвенной  макроструктуры,  укажем,  что  часто  в  со¬
ставе  агрегатов  содержатся  первичные  частицы  крупнее  0,25  мм:
хрящ,  гравий,  крупный  песок.  Они  не  могут  быть  отнесены  к
макроструктурным  образованиям  и  должны  быть  исключены  из
суммы  агрегатов  >0,25  мм.  Для  этого  после  окончания  ана¬
лиза  все.  агрегаты  высыпают  на  сито  0,25  мм,  погружают  дно
сита  с  агрегатами  в  воду  и  после  хорошего  смачивания  их  ра¬
стирают  до  полного  разрушения,  а  оставшиеся  на  ситах  грубые
первичные  механические  элементы  высушивают,  взвешивают  и
вес  вычитают  из  веса  воздушно-сухих  агрегатов.  Разность  дает
истинное  количество  водопрочных  макроагрегатов  в  данной  на-
нсске.
 ПРИРОДА  ВОДОПРОЧНОСТИ  ПОЧВЕННОЙ  СТРУКТУРЫ
 Представляет  несомненный  интерес  рассмотрение  причин  и
факторов,  обусловливающих  устойчивость  макроагрегатов  к
трем  главным  силам  разрушающего  действия  воды:  1)  раскли-
 93

иивающему  действию;  2)  разрушающему  действию  зажатого
водой  воздуха;  3)  ударному  действию  дождевых  капель  и  те¬
кущего  потока  воды.
 Основная  схема  представлений  о  сущности  процессов  обра¬
зования  водопрочных  агрегатов  до  последнего  времени  часто
сводилась  к  тому,  что  в  ходе  разложения  корневых  остатков
некоторых  видов  растений  (при  участии  соответствующей  мик¬
рофлоры)  образуется  «деятельный»  перегной,  который  пропи¬
тывает  почвенные  комочки  и  склеивает  их,  а  в  дальнейшем  это
органическое  вещество  претерпевает  необратимые  изменения
(денатурацию),  которые  превращают  «деятельный»  перегной  в
цемент.  Значит,  цементация  является  главным  фактором  воз¬
никновения  водопрочности  в  почвенных  макроагрегатах.  Наи¬
более  полное  описание  подобной  схемы  образования  водопроч¬
ных  агрегатов  мы  находим  у  В.  Р.  Вильямса.
 Отказавшись  в  конце  своей  жизни  от  ранее  изложенной  тео¬
рии  преобладающей  роли  кальциевых  солей  гуминовых  кислот
в  образовании  водопрочных  макроагрегатов,  В  Р.  Вильямс  без
достаточных  оснований  и  доказательств  стал  сторонником  иск¬
лючительной  роли  ульминовой  кислоты  и  ее  солей  в  создании
водопрочности  агрегатов  Он  утверждал,  что  свойство  водо¬
прочности  возникает  вследствие  перехода  ульминовой  кислоты
в  денатурированное  (нерастворимое)  состояние,  что,  по  его
мнению,  сопровождается  переходом  ее  в  коллоидное  состояние.
 Значительное  место  автор  отводил  природе  катионов,  с  ко¬
торыми  связана  ульминовая  кислота.  Если  это  Na+,  то  соль
ульминовой  кислоты  играет  роль  клея,  а  если  место  Na+  занял
Са44",  то  вместо  клея  появлг/ется  цемент.
 По  крайней  мере,  два  положения  из  этих  высказываний
 В. 	Р.  Вильямса  не  могут  быть  приняты  без  весьма  существен¬
ных  поправок.  Как  будет  показано  ниже,  гипотеза  о  преобла¬
дающем  значении  ульминовой  кислоты  и  ее  солей  в  создании
макроструктуры  почвы  не  получила  подтверждения  в  более
поздних  опытах  и  наблюдениях  ряда  авторов.  Кроме  того,  ги¬
потеза  о  переходе  склеивания  в  необратимое  состояние,  в  це¬
ментацию,  также  не  получила  подтверждения  За  последние
годы  разными  авторами  в  разных  почвенно-климатических  зо¬
нах  страны  получены  данные  о  динамичности  водопрочности
почвенных  макроагрегатов:  в  течение  одного  вегетационного
периода  можно  наблюдать  неоднократную  смену  подъема  во¬
допрочности  и  ее  спада.  Отсюда  легко  сделать  вывод  о  том*
что  наряду  с  прочно  клеящими  материалами  в  почве  имеются
вещества,  тоже  обусловливающие  склеивание  почвенных  мик¬
роагрегатов,  но  отличающиеся  значительной  лабильностью  и
может  быть,  неустойчивые  к  разлагающему  действию  микроор¬
ганизмов.
 Дкадемик  И.  В.  Тюрин  считал,  что  в  процессах  структуро¬
образования  и  образования  водопрочных  агрегатов  решающую
 94

роль  играют  гумпиовые  вещества.  Основная  роль  принадлежит
пн'жс'оспждоиному  при  помощи  кальция  гуминовому  веществу.
Гумги  кальции  может,  однако,  склеить  водопрочно  почвенные
частицы  и  мпкроагрегаты  лишь  один  раз.  Клеящая  способность
ryMiiiumoii  кислоты  проявляется  только  в  момент  ее  взаимо-
деГтнни  с  кгпионом  кальция.  После  образования  гумата  каль-
iiiiii  i  клеенные  им  частицы  образуют  водопрочный  агрегат,  не
p.i  «руш.пощийся  в  воде,  но  измельчающийся  в  процессе  меха¬
ническом  обработки  почвы.  Эта  точка  зрения  находит  подтвер¬
ждение  в  том,  что  наиболее  ярковыраженная  водопрочность
Iюниенпых  макроагрегатов  наблюдается  на  черноземах,  где  мы
встречаемся  с  наиболее  высоким  содержанием  гумуса,  а  гу-
мниовые  вещества  составляют  до  40%  всего  гумуса.  Как  к  се-
неру  от  черноземов,  так  и  к  югу  от  них  падает  содержание  гу¬
муса,  гуминовых  веществ  в  гумусе  и,  как  правило,  снижается
водопрочность  почвенных  агрегатов.
 * 	Исключительно  важное  значение  в  структурообразовании  и
в  возникновении  водопрочности  придавал  органическому  веще¬
ству  К.  К.  Гедройц.  Он  считал,  что  сила  склеивания  почвен¬
ных  частиц  органической  частью  почвы  так  велика,  что  даже
при  насыщении  почвы  катионом  натрия  агрегаты  не  разру¬
шаются  водой.,'  Только  полное  сжигание  органического  веще¬
ства  (обработка  почвы  перекисью  водорода)  приводит  к  рас¬
паду  агрегатов  на  составляющие  его  частицы.  В  этой  теории
роли  катиона  кальция  отводится  сравнительно  скромное  место.
Вместе  с  тем  остается  неясным,  под  влиянием  каких  сил
деятельный  клеящий  перегной  переходит  в  состояние  це¬
мента.
 П.  В.  Вершинин  наиболее  полно  исследовал  этот  вопрос.
В  одном  из  своих  опытов  он  путем  обработки  трех  типов  почв
разными  количествами  соляной  кислоты  удалил  из  почвы  об¬
менные  кальций  и  железо.  И  каждый  раз  получал  образцы
почвы,  насыщенные  водородом,  в  которых  произведено  опреде¬
ление  содержания  макроагрегатов  после  воздействия  воды.  По¬
лученные  данные  приведены  в  табл.  29.
 Из  данных  таблицы  можно  заключить,  что  декальциниро-
нание  чернозема  и  удаление  обменного  железа  из  краснозема
существенно  не  сказались  на  водопрочности  почвенных  агрега¬
тов.  Следовательно,  характер  катионов  не  имеет  решающего
чилчения  для  водопрочности  почвенных  агрегатов.
 Дальнейшее  воздействие  на  макроагрегаты  сводилось  к  уда¬
лению  органического  вещества  из  почвы  путем  насыщения  ее
образцов  капиллярно  Н2О2.  При  этом  были  получены  следую¬
щие  данные:  в  почве  дерново-слабоподзолистой  на  карбонатной
морене  п'исходном  образце  было  64,8%  водопрочных  агрега-
кж  >0,25  мм,  а  после  воздействия  на  почву  перекисью  водо¬
рода  yih\  агрегатов  осталось  всего  5,3%;  в  красноземе  тяжело-
суглинно  row  было  в  исходном  обравце  92,3%  ©оропрочных  аг-
 95

Таблица  29
 Водопрочность  агрегатов  различных  почв  при  удалении  из  них
поглощенных  основании
 (количество  водопрочных  агрегатов  в  процентах  к  весу  почвы)
 Диаметр  агрегатов  {мм)
 Почва
 Вариант  опыта
 А
 СО
 а
 CN
 1
 СП
 И
 д
 О
 1
 Г-1
 0,5—0,25
 3
 о
 V
 Глинистый
 Образец  исходный  .
 2,0
 4,3
 31,6
 20,6
 21,0
 3,9
 16,6
 обыкно¬
 венный
 После  обработки
НС1
 4,4
 6,8
 29,5
 28,9
 16,4
 4,6
 9,4
 чернозем
 Краснозем
 f
 Образец  исходный  .
 31,1
 13,5
 30,0
 12,7
 5,0
 7,7
 тяжелосу-  \
 ГЛИНИСТЫЙ  1
 1
 После  обработки
НС1
 5,4
 6,7
 23,1
 9,6
 17,1
 9,0
 29,1
 регатов  >0,25  мм,  а  после  трехкратной  обработки  почвы  пере¬
кисью  водорода  таких  агрегатов  вовсе  не  осталось.
 Пользуясь  той  же  методикой,  П.  В.  Вершинин  выяснил,  как
сказывается  на  водопрочности  почвенных  агрегатов  удаление
из  почвы  при  помощи  специальных  растворителей  различных
фракций  органического  вещества  почвы.  Спирто-бензол  также
не  оказал  заметного  действия  на  водопрочность  агрегатов.
Только  длительная  обработка  почвы  NaOH,  ведущая  к  уста¬
новлению  в  образце  почвы  щелочной  реакции,  к  пептизации  гу-
миновых  веществ  к-придающая  почве  свойства  солонцеватости,
полностью  лишила  ее  водопрочных  агрегатов,  превратив  в  вяз¬
кую  бесструктурную  массу.  Это  явление  наблюдается  еще  до
того,  как  весь  гумус  и  даже  гуминовые  вещества  были  из  почвы
удалены.
 На  основе  этих  данных  можно  сделать  вполне  обоснован¬
ные  выводы  о  том,  что  из  всего  гумуса  чернозема  только  гуми¬
новые  кислоты  и  некоторые  их  соли  имеют  важное  значение
для  создания  водопрочности  в  почвенном  комке.
 П.  В.  Вершинин  провел  тщательные  наблюдения  за  изме¬
нением  pH  среды  в  процессе  прибавления  к  почве  щелочи.  На
основании  полученных  данных  он  пришел  к  выводу,  что  не  нон
натрия  ответствен  за  исчезновение  водопрочности  в  почвен¬
ном  комке,  а  переход  реакции  среды  в  щелочную  область.  Эти
опыты  Вершинина  сыграли  важную  роль  в  установлении  пер¬
вичных  факторов  водопрочности  почвенной  структуры.
 Столь  же  важным  и  дискуссионным  до  последних  лет  оста¬
вался  вопрос  об  обратимости  явления  водопрочности,  т.  е.
 о 	возможности  восстановить  водопрочность  агрегатов,  разру¬
шенных,  скажем,  механическими  средствами  (обработкой
и  др.).  Серией  точных  опытов  было  доказано,  что  в  чернозе¬
 96

мах  водопрочность  агрегатов  после  их  разрушения  и  нового
11»;1пу.п11р<)ил1шя  восстанавливается.  При  этом  водопрочность
созданных  Iрл  пул  тем  выше,  чем  выше  была  водопрочность  ис¬
ходных  .и  pci  л  гоп.  Из  этого  следует,  что  в  полевых  условиях
при  п.члпчми  и  почве  достаточного  количества  гуминовых  ве-
мк‘Г1п,  мш  v  г  возникать  достаточно  водопрочные  макроагре-
1.1  м.I
 I 	hirinu)  такого  рода  явления  описывают  Д.  Г.  Виленский,
 < 	II.  Рыжов  и  другие  ученые,  наблюдавшие  при  обработке
почвы  и  состоянии  влажности  оптимального  структурообразо-
ил  пня  возникновение  агрегатов,  обладающих  высокой  водопроч-
 1ИИТЫО.
 Подробное  рассмотрение  природы  связей,  возникающих  при  .
образовании  макроагрегатов,  произвели  И.  Н.  Антипов-Кара-
член,  В.  В.  Келлерман,  Д.  В.  Хан.  В  наиболее  общем  виде  вы¬
воды  авторов  состоят  в  утверждении,  что  на  первой  стадии  об¬
разования  почвенных  агрегатов  происходит  простое  прилипание
коллоидных  частиц  друг  к  другу.  Дальнейшее  упрочение  эти*:
«проагрегатов»  идет  за  счет  клеящих  веществ.  К  числу  послед¬
них  относятся  гидраты  полуторных  окислов,  силикагели  и  др..
Однако  наиболее  устойчивые  и  агрономически  ценные  агрегаты
образуются  только  в  верхних  почвенных  горизонтах,  где  роль
клея  исполняют  органические  вещества  почвы  (гуминовые  ки¬
слоты,  гумины).  Авторы  придают  важное  значение  также
катионам.  Так,  они  указывают,  что  при  наличии  в  растворе
свободных  солей  железа,  алюминия  и  щелочно-земельных  катио¬
нов  происходит  свертывание  гуматов  и  связи  последних  с  ми¬
неральными  частицами  становятся  наиболее  слабыми.  Это  со¬
провождается  образованием  мелких  агрегатов.
 Приведенный  обзор  свидетельствует  о  том,  что  в  настоящее
время  роль  гуминовых  соединений  в  природном  процессе  воз¬
никновения  водопрочности  в  почвенном  комке  является  обще¬
признанной.  Но  если  роль  гуматов,  в  водопрочности  почвенных
макроагрегатов  хорошо  доказана,  то  все  еще  мало  материалов
для  освещения  самого  механизма  взаимодействия  гуматов  с
почвенными  частицами.  Пока  речь  может  идти  лишь  о  различ¬
ных  гипотезах  по  этому  вопросу.
 Упомянутые  выше  авторы  высказывают  экспериментально
установленное  положение,  что  наиболее  прочными  являются
связи,  возникающие,  когда  молекулы  гумусовых  веществ  по¬
лярно  сорбированы  на  внутренних  поверхностях  глинистых  ми-
пгралов  монтмориллонитовой  группы.  Другой  тип  связи,  по  их
мнению,  —  связь  между  органической  частью  почвы  и  мине¬
ральными  частицами  идет  через  ионногенные  группы  гидратов
икисеп  железа,  алюминия  или  обменных  щелочно-земельных
катионов.
 За  пос  ледние  годы  различные  авторы  при  объяснении  взаи¬
модействия  гуминовых  веществ  с  почвой  все  чаще  обращаются
 97

к  так  называемым  водородным  связям,  которые  занимают  про¬
межуточное  положение  между  химическими  и  межмолекуляр-
ными  вандервальсовыми  связями  и  которых  достаточно  для
того,  чтобы  противостоять  силам  расклинивающего  действия
воды
 Водородные  связи  возникают  между  молекулами,  содер¬
жащими  водород  в  группах  О—Н,  N—Н,  Cl—Н,  и  молекулами
с  атомами  F,  О,  N,  Cl,  S.
 Особенность  водородного  атома  состоит  в  том,  что  отдавая
свой  электрон  на  образование  связи  с  электроотрицательным
элементом,  он  остается  в  виде  ядра  очень  малого  размера,
почти  лишенного  электронной  оболочки.  Поэтому  он  не  испы¬
тывает  сил  отталкивания  от  электронной  оболочки  другого
атома,  притягивается  ею  и  может  вступить  с  ней  во  взаимо¬
действие.  Водородные  связи  имеют  место  при  взаимодействии
полимеров  с  минеральными  и  почвенными  частицами.  Что  та¬
кого  рода  связи  могут  возникать  при  взаимодействии  гумино¬
вых  веществ  с  минеральными  частицами,  имеются  указания
ряда  авторов  (П.  В.  Вершинин,  JI.  Н.  Александрова  и  др.).
 Водопрочность  макроагрегатов  основных  типов  почв  Совет¬
ского  Союза.  Как  указано  выше,  в  создании  свойств  водопроч¬
ности  макроагрегатов  почвы  решающую  роль  играет  органи¬
ческое  вещество,  или  гумус,  точнее,  гуминовые  соединения.
Гумус  является  специфическим  почвенным  образованием,  возни¬
кающим  при  разложении  остатков  растительности  и  их  корне¬
вых  систем,  животных  и  насекомых  и  продуктов  их  жизнедея¬
тельности  при  непременном  условии—участии  микроорганиз¬
мов,  которые  в  процессе  твоей  жизнедеятельности  разлагают
указанные  материалы.
 Таблица  30
 Состав  перегноя  в  главных  почвах  СССР  в  слое  0—20  см
 (в  процентах  к  общему  его  содержанию)
 Почва
 Средний  процент
перегноя
 Гуминовая
 кислота
 Фульвокислота
 Нерастворимый
 остаток
 Отношение
 гуминовых
кислот  к  фуль-
вокислотам
 гуминовых
кислот
к  остаткам
 Подзолистая
 3,0—4,0
 15—25
 47
 28
 0,4
 0,7
 Слабоподзолистая  лесостепная
 4,0—6,0
 25
 50
 22
 0,5
 1,1
 Черноземы:
 •  выщелоченный
 7,0—8,0
 35
 42
 20
 0,8
 1,7
 мощный
 10,0
 46
 39
 19
 1,0
 2,0
 обыкновенный
 7,0—8,0
 35
 43
 25
 1,0
 1,4
 Темно-каштановая
 3,0-4,0
 34
 35
 26
 1,0
 1,3
 Серозем
 1,0—2,0
 21
 41
 32
 0,5
 0,7
 Краснозем
 4,0—6,0
 15
 50
 33
 0,3
 0,5
 98

И  лаипспмостн  от  типа  растительности,  количества  расти-
остатков,  характера  климатических  условий,  водно-воз-
;i.vMIIII.IX  условий  в  почве,  состава  участвующих  в  разложении
микрофлоры  (грибная  или  бактериальная)  в  почве  образуются
р.млпчпые  количества  и  разного  качественного  состава  гумусы.
 < 	'.одержание  и  состав  гумуса  в  главных  почвах  СССР,  по  дан¬
ным  II.  14.  Тюрина,  приведены  в  табл.  30.  В  известной  мере  на¬
копление  гумуса  и  гуминовых  веществ  идет  параллельно.  Это,
но  мнению  Тюрина,  находит
 100
 осм.ш'шчше  в  том,  что  для  об-
ji.i  юиания  гумуса  и  гуминовых
веществ  требуются  одни  н  те
же  природные  условия.  Следуя
с  севера  до  зоны  черноземов,
можно  ясно  проследить  нако¬
пление  в  почве  не  только  гуму-
c;if  но  н  процентного  содержа¬
ния  и  нем  гуминовых  кислот.
 Далее  к  югу  имеет  место  сни¬
жение  содержания  гумуса  и  со¬
держания  в  нем  гуминовых
веществ.  Такая  закономерность
должна  наблюдаться  и  в  зо-
и;1Л1>но1У1  распределении  водо¬
прочное™  макроагрегатов
 ПОЧВЫ.
 Весьма  рельефна  эта  зако¬
номерность  выражена  на  рис.
 1М  (но  Вершинину).  Здесь  лег¬
ко  видеть,  что  точки  перелома
трех  линий,  отражающих:  со¬
держание  водопрочных  агрега¬
том  в  процентах  к  весу  почвы
(/),  содержание  гумуса  в  отно¬
сительных  величинах  (//,  со¬
держание  гумуса  в  мощном
черноземе  принято  за  100)  игу-
ммщжих  кислот  (///,вт/га),—
практически  совпадают,  а  сами
линии  идут  параллельно.  Это
значит,  что  между  тремя  характеристиками  существует  органи¬
ческая  связь.
 В  справедливости  такого  предположения  можно  убедиться
m:i  данных  по  водопрочности  макроагрегатов  разных  почв,  по¬
лученных  разными  авторами  (табл.  31).  Эти  же  данные  свиде¬
тельствуют  также  о  том,  что  высказанная  закономерность
имеет  лить  общий  характер.  В  зависимости  от  типа  угодья  я
кулмуры,  а  также  от  механического  состава  почвы  она  может
 Рис.  24.  Связь  между  водопрочио-
стью  агрегатов  (/  —  в  процентах),
содержанием  гумуса  (//  —  в  относи¬
тельных  величинах,  содержание  гу¬
муса  в  мощном  черноземе  принята
за  100)  и  гуминовых  кислот  (///  —
в  т/га)  в  различных  типах  почв.
 1  —  подзолистые,  2  —  деградированные  чер¬
ноземы,  3  —  мощные  черноземы,  4  —  обык¬
новенные  черноземы,  5  —  каштановые  поч¬
вы,  €  —  сероземы,  7  —  красноземы,  8  —
подзолы  субтропиков.
 99

иметь  ту  или  иную  степень  выраженности.  Так,  чрезвычайно
низкая  водопрочность  макроагрегатов  подзолистой  почвы  имеет
место  лишь  в  лесных  и  малоокультуренных  почвах.  На  луго¬
вых  или  сильно  окультуренных  почвах  можно  обнаружить  и
в  подзолах  случаи  высокой  водопрочности  агрегатов.  Особенно
хорошо  выражена  структура  в  зернистой  пойме  рек,  в  том
числе  и  в  подзолистой  зоне.  В  черноземной  зоне  предельно  вы¬
сокая  водопрочность  агрегатов,  доходящая  до  80%  п  выше,  на¬
блюдается  лишь  на  целинных  и  залежных  землях.  Наоборот,
на  старопахотных  участках  водопрочность  агрегатов  заметно
ниже.
 Незначительное  количество  водопрочных  агрегатов  в  подзо¬
листых  почвах  сосредоточено  в  пахотном  слое  культурных  почв
или  в  перегнойно-аккумулятивном  горизонте  луговых  почв.
 Таблица  31
 Водопрочность  почвенных  макроагрегатов  основных  почв
Советского  Союза
(в  процентах  к  весу  почвы)
 Диаметры  агрегатов  (мм)
 Почва
 2  «в
X  p-f
 к  п
 о
 Ю
 СМ
 о
 S3
 Автор  данных
 >*Си
ч  VO
 С_  о
 СО
 А
 i-i
 1
 со
 f
 ▼н
 1
 ю
с5
 О
 V
 Смльноподзолистая  сугли¬
 нистая  па  моренном  су¬
 глинке
 8—10
 —
 0,9
 2,8
 9,1
 87,2
 1
 Дерново-подзолистая  су¬
 >  Н  И  Саввииов
 глинистая
 0—14
 7,8
 17,3
 10,9
 12,9
 51,1
 J
 Суглинистый  обыкновенный
 чернозем:
 11,2
 паровое  поле
 0—28
 1,5
 35,8
 2,5
 48,9
 )
 залежь  среди  лесных
 >  И.  Б  Ревут
 полос
 0—15
 30,3
 40,1
 3,0
 12,2
 9,4
 Темно-каштановая  сугли¬
 нистая*
 паровое  поле
 целинная  степь  ....
 0—20
 0—20
 2,5
 2,6
 8,0
 4,1
 5,8
 13.0
 13.0
 80,3
 70,7
 }  Н.  И.  Саввинов
 Серозем  типичный  на  лес¬
 совидном  тяжелом  су¬
 глинке:
 пашня
 0—20
 —
 1,8
 1,8
 7,8
 88,6
 |  Г.  И.  Павлов
 пяти  летняя  люцерна
 0—20
 —
 10,2
 7,1
 12,1
 69,6
 Уже  в  подпахотном  подзолистом  или  пюдзолисто-иллювиаль-
ном  горизонтах  (А2  или  АгВ)  водопрочных  агрегатов  практи¬
чески  нет.  Это  находит  себе  объяснение  в  том,  что  только  10—
20%  (а  иногда  даже  меньше)  корней  сельскохозяйственной  и
дикой  растительности  проникает  за  пределы  пахотного  слоя.
Следовательно,  нижележащие  слои  почвы  не  расчленены  кор-
 100

11 	%i  141  ii  11;  I  (i  i  дельности,  комочки.  Вместе  с  тем  эти  слои  не  про-
 	.пил  органическим  веществом  почвы.  Это  приводит  к  тому,
 •пи  иод  юлигтып  и  аллювиальный  горизонты  обладают  резко
ы.|||.им-||иимм  отрицательными  физическими  свойствами:  высо-
I  mi  плотностью,  слитностью,  низкой  пористостью,  высокой
 I  III‘I»  ‘loci  МО  II  Т.  Д.
 I  щи  i-м  иное  распределение  водопрочных  агрегатов  наблю-
л.ичгя  но  профилю  обыкновенных  черноземов.  Как  показали
п.  inn  исследования,  а  также  данные  многих  других  авторов,
п  пределах  самого  пахотного  слоя  здесь  можно  отметить  зна-
 	елыплс  различия  по  водопрочности:  верхняя  часть  обычно
 «одержит  меньше,  а  нижняя  больше  водопрочных  агрегатов.
)  I  ;i  разница  нередко  достигает  10  процентов  и  более.  Еще  бо¬
лее  пысокой  водопрочностью  отличаются  макроагрегаты  из  под-
илхотных  слоев.  Начиная  с  глубины  40—50  см  и  глубже,  водо-
прочпость  агрегатов  резко  падает.  Причем  для  черноземов
<и)Ычпо  характерно  совпадение  водопрочности  агрегатов  по
слоям  и  горизонтам  почвы  с  характером  распределения  в  них
корнем  и  гумуса,  количество  которых  сверху  вниз  падает  по-
cieneuno.  Что  касается  пониженного  содержания  водопрочных
;м  реглтов  в  верхней  части  пахотного  слоя,  то  это  является,  по-
пилимому,  результатом  ряда  причин:  многочисленных  воздей-
с  I  iiiiii  орудий  обработки,  тракторов,  ливневых  вод  и  др.  Эти
ио.чдснствия  в  нижележащих  слоях  слабее  выражены;  здесь
почва  дольше  пребывает  в  покое  под  некоторым  давлением.
Имеются  в  литературе  высказывания  о  том,  что  в  этих  слоях
с\  шествуют  такие  гидродинамические  условия,  при  которых  об¬
разуется  больше  гуминовых  веществ,  в  совершенстве  пропиты-
нлющих  агрегаты.
 Из  сказанного  ясно,  что  в  черноземах  сравнительно  легко
добиться  заметного  увеличения  содержания  водопрочных  агре-
 1.ТКЖ  п  пахотном  слое  за  счет  припахивания  почвы  из  более
i.iyooKoro  слоя.  Такие  предположения  сравнительно  давно  сде-
ллиы  рядом  исследователей  в  нашей  стране.  Существенно,  од¬
нако,  учитывать,  что  в  непаханых  слоях  почвы  биологические
процессы  заторможены,  они  выражены  заметно  слабее,  чем  в
п  л  хотпом  слое.  Поэтому  вовлечение  почвы  из  подпахотных
<’.|(нч1  н  культуру  и  на  черноземах  должно  осуществляться  с  из-
uecTiioii  осторожностью,  во  всяком  случае  задолго  до  посева
сельскохозяйственных  культур.
 IIVIИ  ВОССТАНОВЛЕНИЯ  ВОДОПРОЧНОСТИ
МЛКРОЛГРЕГАТОВ  ПОЧВЫ
 1*л  (личные  пути  решения  задачи.  Как  мы  уже  показали,  pe¬
rn  л  кипим  фактором  водопрочности  агрегатов  почвы  являются
I  умнноцые  соединения.  Зная  удельную  поверхность  исследуе¬
мой  почни,  рл.шеры  молекулы  гумииовой  кислоты  и  принимая
 101

допущение,  что  для  возникновения  водопрочности  необходимо
создать  между  частицами  и  микроагрегатами  почвы  по  край¬
ней  мере  мономолекулярный  слой,  можно  рассчитать  мини¬
мальное  количество  гуминовых  соединений,  обеспечивающее
возникновение  явления  водопрочности  в  макроагрегатах.  Такой
расчет  был  еще  в  30-х  годах  произведен  в  Агрофизическом  ин¬
ституте  (П.  В.  Вершинин,  В.  И.  Константинова,  1935)  и  на  его
основе  установлено,  что  для  придания  водопрочности  структуре
среднесуглинистой  почвы  требуется  от  1  до  1,5%  гуминовых
веществ  от  веса  обрабатываемой  почвы.  Из  этого  следует,  чтсг
на  площади  1  га  для  слоя  в  10  см  требуется  до  25—45  т  гумн-
новой  кислоты.  Для  почв  подзолистого  типа,  где  гуминовая
кислота  составляет  часто  лишь  15—25%  к  весу  гумуса,  послед¬
него  в  почве  должно  содержаться  до  6—8%  к  весу  почвы,  если
ставится  задача  доведения  водопрочности  агрегатов  до  высо¬
кого  уровня,  скажем,  до  60—70%.
 Следует,  однако,  учитывать,  что  авторы  исходили  из  необ¬
ходимости  создания  «гуминовой  оболочки»  вокруг  всех  пер¬
вичных  частиц  почвы.  На  самом  деле  речь  идет  о  склеивании
по  преимуществу  микроагрегатов.  Это,  несомненно,  требует
внесения  поправки  в  расчеты.  Фактическая  потребность  в  гу¬
миновых  соединениях  должна  быть  заметно  ниже,  чем  это  сле¬
дует  из  расчетов.  Вместе  с  тем  пока  нет  прямых  доказательств,
что  для  достижения  водопрочности  агрегатов  требуется  сплош¬
ной  слой  из  молекул  гуминовых  соединений.  Но  и  с  учетом
приведенных  замечаний  можно  считать,  что  для  образования
сплошного  слоя  гуминовых  соединений  требуются  многие  деся¬
тилетия,  а  может  быть,  и  столетия.
 В  этой  связи  представляет  интерес  возможность  и  реаль¬
ность  воздействия  на  водопрочность  макроагрегатов  путем  си¬
стематического  внесения  навоза,  торфа  и  других  органических
соединений.  При  этом  необходимо  учитывать,  что  норма  их
ежегодного  внесения  не  так  велика,  если  расчет  вести  на  сухое
органическое  вещество.  Кроме  того,  во  вносимом  с  навозом  и
перегноем  материале  имеется  немало  фракций,  минерализация
которых  идет  быстро  и  до  конца.  Таким  образом,  обогащение
почвенного  гумуса,  а  тем  более  гуминовой  части  гумуса  при
этом  незначительно.
 Из  рассмотренных  выше  данных  по  многолетнему  опыту  на
поле  ТСХА  можно  заключить,  что  на  делянках  с  ежегодным
внесением  навоза  за  20  лет  количество  водопрочных  агрегатов
в  почве  возросло  на  13%,  да  и  то  главным  образом  за  счет
фракции  меньше  1,0  мм.  К  тому  же  и  после  этого  в  легкосуг¬
линистой  подзолистой  почве  лишь  15%  ее  состояло  из  водо¬
прочных  агрегатов.  Если  учесть,  что  в  хозяйственных  условиях
навоз  вносится  один-два  раза  за  ротацию  севооборота,  то  ста¬
нет  ясно,  что  нет  оснований  ожидать  существенных  изменений
в  агрегатном  составе  за  счет  его  внесения.  Такой  вывод  под-
 102

гнерждается  наблюдениями  на  приусадебных  участках  в  зоне
подзолистых  почв,  где  от  поколения  к  поколению  вносились
большие  дозы  органических  удобрений,  а  водопрочность  агре-
 I 	;ггоп  почий  продолжает  оставаться  на  низком  уровне.  Таким
ойразом,  нпееспие  навоза  в  основном  имеет  значение  для  улуч¬
шении  уе.кшпй  питания  высших  растений  и  микроорганизмов,
а  I  а  к  же  поддержания  почвы  в  рыхлом  состоянии.  В  связи  с
ним  продолжался  поиск  путей  и  приемов  существенного  увели-
 • 	к  нни  содержания  водопрочных  агрегатов  в  почве.
 Корневая  система  растений  и  водопрочность  почвенных  мак¬
роагрегатов.  В  предыдущих  разделах  было  показано,  что  кор¬
невая  система  растений  оказывает  большое  расчленяющее  воз¬
действие  па  почвенную  массу,  переводя  ее  в  макроструктурное
состояние.  Можно  также  считать  вполне  установленным  факт
зависимости  водопрочности  макроагрегатов  от  характера  дей¬
ствия  и  от  массы  корневых  систем  растений.
 Для  выявления  эффекта  действия  многолетних  трав  на  во¬
допрочность  макроагрегатов  характерны  данные,  полученные
многими  исследователями  (табл.  32).
 УДюлько  при  бессменной  культуре  клевер  с  его  мощной  кор¬
невой  системой  вносит  значительные  изменения  в  водопроч-
иость  агрегатов.  В  обычных  же  севооборотах  даже  в  зонах  с
благоприятными  для  роста  трав  условиями  водопрочность  агре¬
гатов  в  поле  «после  трав  шшъ  на  10—25%  выше,  чем  до  посева
трав.  Весьма  обстоятельный  анализ  действия  трав  наводопроч-
пость  агрегатов  для  условий  Ленинградской  области  произвел
П.  В.  Вершинин.  Его  выводы  совпадают  со  сказанным  выше.
По  имеющимся  данным,  можно  считать  также  установленным,
что  и  при  возделывании  высокоурожайных  однолетних  расте¬
ний  (зерновых  трав)  процесс  структурообразования  в  почве
продолжается.
 Вместе  с  тем  в  случаях,  когда  надземная  и  подземная  масса
растений  ничтожны,  нет  оснований  ожидать  образования  мак¬
роагрегатов  и  повышения  их  водопрочностй.  Невысок,  напри¬
мер,  эффект  от  многолетних  трав  в  юго-восточных  районах
страны.  Даже  при  непрерывном  четырехлетием  содержании
под  черным  паром  водопрочность  макроагрегатов  на  10%  ниже,
чем  в  почве  целинной  степи.  В  последней  также  водопрочность
агрегатов  мала:  более  2/з  всей  почвы  составляют  микроагре-
глты.
 В  этой  связи  следует  подчеркнуть  весьма  важную  законо¬
мерность,  установленную  рядом  исследователей,  в  том  числе
ннтором,  что  масса  корней,  оставляемых  многолетними  травами
н  ночне,  пропорциональна,  а  в  большинстве  случаев  равна  мас¬
се  надземной  части  растений.  Следовательно,  существенное  воз-
депетппе  па  почву  травы  оказывают  только  при  высоком  уро¬
жае-  -  И)  Г>()  /(  сена  на  1  га  и  выше/  В  зонах  с  недостаточным
уилажнеппем  такого  уровня  урожайности  сена  на  богарных  уча-
 103

Таблица  32
 Количество  водопрочных  агрегатов  в  пахотном  слое
различных  почв  при  возделывании  многолетних  трав
(в  процентах  к  весу  почвы)
 Фракции  (мм)
 Почвенно-геогра
 _
 Место  взятия
 n
 Я  п
 2  си
 Ю
 Автор
 фическая  зона
 образца
 о
 со
 н
 ю
 о
 О
 1
 8
 о
 V
 данкы\
 Ч  S3
 с-  не¬
 А
 1
 о
 1-1
 1
 со
 1
 тН
 ю
 о
 (
 Бессменный
 ,
 Дерново-
 пар  ....
 пахот¬
 ный
 слой
 —
 —
 0,1
 0,2
 0,7
 99,0
 *
 I
 подзолистые
 суглинистые
 Бессменная
 .Н.И.Сав-
 почвы
(Московская  '
обл.)
 рожь  .  .  .
Бессменный
 То  же
 —
 0,7
 9,1
 12,6
 13,2
 64,4
 j  В!  шов
 клевер  .  .
 »
 —
 12,8
 33,7
 12,8
 15,0
 25,7
 )
 О.  С.  Ро¬
 Старопашка
 *
 —
 6,4
 8,8
 7,7
 17,7
 60,0
 стовцева
 Травы  II  года
 »
 —
 11,6
 16,9
 11,4
 16,1
 44,0
 и  М.  А.
 Аваева
 Г  линистый
 Озимая  пше¬
 обыкновен¬
 ница  с  пЬд-
 ный  черно¬
 севом  трав
 1)
 —
 2,8
 15,2
 34,5
 3,2
 44,3
 зем  (Камен¬
 Яровая  пше¬
 И.  Б.  Ре¬
 ная  степь)
 ница  по
 20,9
 вут
 пласту  .  .
Целинная
 1)
 2,0
 37,0
 2,7
 37,4
 Каштановые
почвы
(Краснокут-
ская  опыт¬
ная  станция)
 степь  .  .
Желтая  лю¬
 0—20
 —
 2,5
 8,0
 5,8
 13,0
 70,7
 церна  с  жит¬
няком  четы¬
рехлетняя
Черный  пар
 0—20
 —
 0,5
 5,3
 5,9
 16,4
 71,9
 Н.И.Сав-
 винов
 четырехлет¬
 80,3
 ний  ....
 0—20
 —
 —
 2,6
 4,1
 13,0
 1
 стках  получить  не  удается.  Отсюда  ясно,  что  на  огромных  про¬
странствах  засушливых  районов  страны  агротехническая  роль
многолетних  трав  не  должна  быть  преувеличена  и  многолетние
травы  не  следует  рассматривать  как  универсальное  и  единст¬
венное  средство  создания  и  восстановления  водопрочности  поч¬
венных  агрегатов.  Следует  продолжить  поиск  средств  воздей¬
ствия  на  структуру  почвы  и  ее  характеристику.
 .  В  частности,  не  надо  преуменьшать  роль  однолетних  расте¬
ний  в  улучшении  структуры  почвы  и  ее  водопрочности.  Под¬
тверждение  этой  мысли  мы  находим  и  у  ряда  зарубежных  ав¬
торов.  JT.  Т.  Александер  и  X.  Э.  Мидлтон  указывают,  что  хотя
дерновообразующие  травы  улучшают  структуру  почвы,  но  воз¬
можно  также  поддерживать  структуру  в  хорошем  состоянии  и
при  помощи  однолетних  растений  с  мочковатой  корневой  си-
 104

сггмой  при  условии  получения  значительной  массы  корней  и
 11 	(IЖ11111  ш  ы  х  оста  тков.
 I>(>.'11.тук»  роль  в.  придании  свойств  водопрочности  почвен¬
ным  ш  pei  :п;1м  играют  микроорганизмы  —  грибы,  бактерии,  на-
селяницие  почку.  Продукты  жизнедеятельности  микроорганиз¬
мом,  по  едпподушному  признанию  многочисленных  исследова-
п-.'к  и,  имеют  важное  значение  для  прочного  соединения  пер-
мичг11.:\  частиц  и  микроагрегатов.
 15  подробном  обзоре,  посвященном  новым  данным  об  усло¬
виях  образования  почвенной  структуры  в  земледелии,  Н.  С.  Со-
колон  приводит  данные  С.  А.  Ваксмана,  в  которых  отстаивается
роль  мицелия  грибов  и  слизи  микроорганизмов  в  создании
пруктуры  почвы.  Аналогичные  материалы  имеются  в  работах
многих  известных  микробиологов  нашей  страны  (Е.  Н.  Мишу-'
спит,  II.  М.  Лазарева  и  др.).
 Ф.  Ю.  Гельцер  уделила  много  внимания  клеящим  вещест¬
вам  в  почве,  которые  являются  продуктом  жизнедеятельности
п  автолиза  микроорганизмов.  Некоторые  авторы  высказывают
ммоль,  что  микроорганизмы  шаровидной  формы  могут  подобно
полимерам  связывать  частицы  между  собой.
 Нажиме  доказательства  роли  микроорганизмов  в  процессе
01'р.гюпанни  нодопрочности  агрегатов  получены  при  изучении
ееюнпой  динамики  водопрочности  агрегатов,  проведенном  ря¬
дом  исследователей.  Кривые  динамики  водопрочности  агрега-
тон  в  известной  мере  повторяют  динамику  микробиологической
деятельности,  что  моэйет  рассматриваться  как  доказательство
взаимосвязи  между  этими  двумя  явлениями.
 Выше  уже  говорилось,  что  в  создании  водопрочных  агре¬
гатов  весьма  существенна  деятельность  почвенной  фауны,  осо¬
бенно  дождевых  червей,  в  результате  которой  образуются  хо¬
роню  проклеенные  комочки.  Агрегаты  из  капролитов  дождевых
черней  обладают  высокой  водопрочностью.
 Обработка  почвы  и  водопрочность  агрегатов.,  Несмотря  на
большие  возможности  повышения  водопрочности  агрегатов  в
природных  условиях,  задача  направленного  регулирования  про¬
цессов  создания  водопрочности  остается  до  сих  пор  не  решен¬
ном.  Поиски  средств  воссоздания  этого  свойства  агрегатов  про¬
должаются.  В  связи  с  этим  необходимо  уделить  особое  внима¬
ние  наиболее  массовому  и  широкому  воздействию  человека  на
почку  при  ее  механической  обработке.  В  почвенной  и  агроно¬
мической  литературе  нет  недостатка  в  таких  работах,  хотя  и
страдающих  некоторой  разноречивостью.  Дискуссия  идет  во¬
круг-  проблемы:  можно  ли  приемами  обработки  повышать  водо¬
устойчивость  почвенных  агрегатов?
 Д.  Г.  Виленский  показал,  что  максимум  водопрочности  агре¬
гатов,  полученных  при  перемешивании  распыленной  чернозем¬
ном  иочны,  наблюдается  при  влажности  от  35  до  40%  к  весу
помпы.  II.ч  рис.  25  приведены  данные  И.  П.  Колосова  для  ряда
 105

черноземных  почв,  из  которых  видна  зависимость  водопроч¬
ности  агрегатов  от  их  влажности  при  перемешивании  почвы.
Это  положение  получило  подтверждение  в  работах  С.  Н.  Ры¬
жова,  установившего,  что  на  сероземах  совпадающие  по  вели¬
чине  оптимальные  влажности  крошения  и  структурообразования
имеют  место  при  нижней  границе  пластичности  по  Аттербергу,
а  не  при  границе  липкости,  как  это  получил  Виленский.  При¬
чину  этого  отклонения  автор  видит  в  высоком  содержании  в.
сероземах  соединений  кальция  и  магния  со  свойственной  этим
солям  низкой  пластичностью.
 Как  уже  было  упомянуто  выше,  П.  В.  Вершинин  неодно¬
кратно  описывал  опыты,  которые  показали  полную  возмож¬
ность  возникновения  водопроч¬
ных  агрегатов  при  обработке
распыленной  почвы  в  условиях
влажности 	оптимального
 структурообразования.  К  тако¬
му  выводу  склоняются  М.  С.
Цыганов,  К.  К.  Жученков  и
ряд  других  авторов.  Тем  не
менее  в  почвенной  и  агрономи¬
ческой  литературе  иногда  вы¬
сказываются  сомнения  либо  в
достоверности  полученных  дан¬
ных,  либо  в  качестве  агрега¬
тов,  получаемых  путем  обра¬
ботки  почвы  при  ее  сравни¬
тельно  '  высокой  влажности  и-
оптимальной  уплотняемости.
 Наиболее  точные  опыты  по
выяснению  возможности  вос¬
становления  водопрочности  аг¬
регатов,  разрушенных  в  резуль¬
тате  тех  или  иных  процессов,
выполнили  П.  В.  Вершинин  и
его  сотрудники.  Были  проведе¬
ны  опыты  с  увлажнением  гли¬
нистого  чернозема  из  Камен¬
ной  Степи.  Агрегаты  из  образца  почвы  растирали  до  состояния
тонко  диспергированной  пасты.  Затем  пасту  набивали  в  формы
до  плотности  1,5  г/см3  и  высушивали  до  воздушно-сухого  со¬
стояния.  Затем  блоки  были  извлечены  из  трафаретов,  раздроб¬
лены  на  комочки  диаметром  3—5  мм,  которые  и  испытывали  на
водопрочность.  В  табл.  33  приведены  данные,  характеризующие
восстановление  водопрочности  механически  разрушенных  ком¬
ков.  Из  данных  таблицы  автор  заключает,  что  связи  в  макро¬
агрегатах  нельзя  толковать  как  результат  денатурации  клеев
и  превращения  их  в  цемент.  Известно,  что  процессы  денатура-
 35  Ч-О  40  50
Влажность  при  перемешивании  почвы  в  %
 Рис.  25.  Зависимость  водопрочности
агрегатов  от  влажности  при  переме¬
шивании  (по  Колосову).
 /  —  южный  чернозем,  2  —  южный  черно¬
зем,  3  —  обыкновенный  чернозем,  4  —  сла-
бовыщелоченный  чернозем,  5  —  предкав  -
казскнй  чернозем.
 106

Таблица  33
 11<нч  гашшлсиие  водопрочности  механически  разрушенных  комков
 (количество  агрегатов  в  процентах  к  весу  образца)
 fhi.iurip
 .Нр|'Г;||<Ш
(  WM  )
 Природные  агрегаты
 Восстановленные  агрегаты
 ПОВТО]
 эности
 I
 и
 средняя
 I
 11
 средняя
 3
 29,1
 29,1
 29,1
 4,6
 4,3
 4,5
 3—1
 43,1
 43,1
 43,1
 35,2
 34,8
 35,0
 1-0,5
 9,1
 9,1
 9,1
 17,2
 16,0
 16,6
 0,5-0,25
 3,6
 3,7
 3,7
 9,7
 11,0
 10,4
 <0,25
 15,0
 15,0
 15,0
 33,2
 33,9
 33,5
 цнп  необратимы,  в  то  время  как  в  данном  случае  мы  видим
явную  воспроизводимость  связей  между  микроагрегатами.
 Выводы  П.  В.  Вершинина  были  подтверждены  исследова¬
ниями  М.  С.  Цыганкова,  К.  К.  Жученкова,  И.  П.  Колосова,
 С. 	И.  Рыжова  н  другими.
 Высокую  водопрочность  агрегатов,  полученных  при  опти¬
мальном  влажности,  некоторые  исследователи  склонны  объяс¬
нить  песьма  низкой  их  пористостью.  Эти  высказывания  нельзя
ирнзиать  основательными.  Как  уже  было  показано,  распылен¬
ные  почвы  .обычно  состоят  из  микроагрегатов.  Расчеты  и  мно¬
гочисленные  данные  говорят  о  том,  что  получить  комочки,  со¬
стоящие  из  микроагрегатов  с  плотностью  выше  1,5—1,6  г!смг
п  пористостью  ниже  40—45%,  невозможно.  С.  Н.  Рыжов  и
 3. 	С.  Байбекова  приводят  данные,  согласно  которым  при  об¬
работке  почвы  в  момент  физической  спелости  получаются  аг-
регаты  с  пористостью  около  40%.
 Данные  по  пористости  агрегатов,  полученных  путем  переме¬
шивания  почвы  при  оптимальной  влажности  структурообразо¬
вания,  мы  находим  у  Д.  Г.  Виленского  (табл.  34).
 Таблица  34
 Физические  свойства  природных  и  искусственных  агрегатов
 Средний  вес
агрегатов  (г)
 Средний
 объем
 агрегатов
 \см*)
 Средний
объемный
вес  агрега¬
тов  (г(  см1)
 Средняя  по¬
ристость
агрегатов  (?б)
 Коэффи¬
циент  по¬
ристости
 Почва
 X
 S
 *
 23
 X!
 Я
 S
 X
 а
 SB
 ч
 о
 CU
 S
 <и
 и
 н
 о
 £
 X
 Я
 93
 Ч
 '  а
 S
 <и
 а
 S
 о
 3
 93
 3
 си
 О
 и
 &
 CJ
 и
 2
 1
 X
 о
 и
 н
 8
 X
 ■  3
й
о
 X
 о
 и
 н
 о
 О
 X
 си
 в
 X
 &
 с
 g
 X
 X
 си
 в
 >1
 8
 X
 1
 к
 >1
 йй
 о
 X
 I
 а
 *
 о
 '  да
 Чсршкшм
 Серая  лесостепная  .
 0,120
 0,123
 0,107
 0,166
 0,07
 0,08
 0,06
 0,11
 1,67
 1,48
 1,65
1,50
 35
 43
 36
 42
 0,54
 0,75
 0,56
 0,73
 107

Эти  данные  также  подтверждают  мысль  о  том,  что  микро¬
агрегаты,  полученные  при  агрегировании  почвы  в  состоянии
влажности  оптимального  структурообразования,  обладают  той
же  пористостью,  что  и  в  природных  почвах.  При  этом  следует
учесть,  что  автор  применил  для  исследования  пористости  агре¬
гатов  ртутный  волюметр,  который  не  может  быть  отнесен  к
разряду  точных  приборов.  Ртуть  недостаточно  полно  описывает
контуры  агрегатов  и  поры  на  их  поверхности.  Этим  можно,  ве¬
роятно,  объяснить,  что  для  агрегатов  из  черноземов  получены
более  высокие  данные  по  объемному  весу  и  заниженные  по
пористости,  чем  это  обычно  наблюдается  при  других,  более
точных  методах.  Плотность  (р)  для  агрегатов  из  черноземов
обычно  составляет  1,5—1,55  г/см3,  а  пористость  (Р)—45—50%.
Тем  не  менее,  приведенные  данные  несомненно  интересны,  так
как  в  этом  опыте  искусственно  созданные  агрегаты  по  своим
показателям  существенно  не  отличаются  от  природных  и  обла¬
дают  достаточной  пористостью.
 Приемы  искусственного  создания  и  восстановления  почвен¬
ной  макроструктуры.  В  ряде  случаев  возникает  необходимость
в  создании  макроструктуры  экспресс-методами.  О  создании  и
воссоздании  почвенной  структуры  мечтали  многие  ученые  на¬
шей  страны  и  за  рубежом.  Это  вполне  понятно.  Достигнуть  в
течение  часов  или  суток  того,  что  в  природе  достигается  в  те¬
чение  нескольких  лет,  не  может  не  считаться  выдающимся  до¬
стижением.
 У  нас  в  стране  физики  в  содружестве  с  почвоведами  заня¬
лись  проблемой  искусственного  структурообразования  еще  в
начале  30-х  годов.  Многие  стороны  этой  проблемы  ими  были
поставлены  и  освещены  с  новых  позиций.  Своеобразие  поста¬
новки  исследований  состояло  в  том,  что  с  самого  начала  для
уяснения  механизма  структурообразования  была  выдвинута  за¬
дача  создания  приемов  повторения  природных  процессов,  веду¬
щих  к  образованию  структуры.  Для  этого  в  почву  вносили  те
или  ипые  клеящие  вещества,  в  то  время  как  в  контрольные
делянки  клеев  не  вносили,  но  зато  они  получали  химическую
компенсацию  за  питательные  элементы,  внесенные  в  почву
вместе  с  клеящими  материалами.  Так  вычислялось  чистое  дей¬
ствие  на  почву  и  урожай  сельскохозяйственных  растений  самого
клеящего  материала.  В  схемах  подобных  опытов  обязательной
составной  частью  наряду  с  обычным  контролем  был  также  кон¬
троль  с  компенсацией  химическими  веществами.
 Важно  также,  что  с  самого  начала  работ  по  искусственному
структурообразованию  были  сформулировапы  главные  требова¬
ния  к  почвенным  клеям.  Для  того  чтобы  сравнительно  неболь¬
шое  количество  клея  можно  было  равномерно  распределить  в
большой  массе  почвы,  необходимым  условием  является  его  ра¬
створимость  в  воде.  Водный  раствор  клея  легко  и  равномерно
распределяется  по  поверхности  почвы,  хорошо  впитывается  в
 108

111 	j  11  пу,  оополакивает  частицы  и  микроагрегаты  и  склеивает  их.
11иглгдук)1цос  тщательное  рыхление  приводит  к  расчленению
по1  inы,  испарению  внесенной  воды  и  к  образованию  водопроч¬
ных  КОМКОН.
 Однако  как  только  эта  операция  выполнена,  свойства  клея
должны  существенно  измениться.  На  этой,  второй,  стадии  ис-
hvrri  псиного  структурообразования  важно,  чтобы  клей  не
Iсип,ко  пс  растворялся  в  воде,  но  и  не  набухал  в  ней,  так  как
н  противном  случае  склеенные  агрегаты  теряли  бы  свою  устой-
чп  посгь  в  воде.  Веществ  такого  рода,  как  выяснилось  в  послед¬
нее  время,  в  химии  немало.  Причем  переход  из-растворимого  в
нерастворимое  состояние
происходит  под  влиянием
оое.шоживания  (при  высы¬
хай  им  почвы,  под  воздейст¬
вием  повышенных  темпера-
i\p,  при  замене  одннх  кати¬
онов  другими  И  ПОД  влия¬
нием  некоторых  других  фак¬
тором)  .
 На  ж  ш,1  м  требованием  к
«  |р\ктуроооразующим  веще-
«  там  является  их  стойкость
к  разлагающему  действию
микроорганизмов,  так  как  в
противном  случае  действие
п  \  и  почве  было  бы  кратко¬
временным.  Заметим,  что
тто  условие  в  полной  мерс
соблюдается  при  примене¬
нии  клеев-полимеров.  Вме¬
сте  с  тем,  они  не  должны
Оыть  токсичными  и  не  должны  угнетать  деятельность  микроор¬
ганизмов  и  культурных  растений.  В  результате  обработки
почвы  клеями  урожай  растений  должен  заметно  повы¬
шаться.
 Первые  опыты  П.  В.  Вершинина  показали  реальность  осу¬
ществления  искусственного  структурообразования.  На  рис.  26
иокаааио  содержание  агрегатов  меньше  0,25  мм  в  образцах
подзолистой  почвы,  обработанной  различными  веществами.  Из
диаграммы  видно,  что  нефтяной  битум  и  торфяной  клей  (двух¬
процентная  щелочная—КОН—вытяжка  из  торфа)  настолькс
проклеивают  почву,  что  в  ней  остается  лишь  10—20%  неводо-
прочних  агрегатов.  Биологическая  стойкость  этих  агрегатов  вы¬
сока,  во  всяком  случае  за  45  дней  после  закладки  опыта  раз¬
рушений  агрегатов  почти  не  обнаружено.
 Иная  картина  наблюдается  при  обработке  почвы  вискозой.
Здесь  сразу  после  обработки  почвы  также  остается  мало  не¬
 Рис.  26.  Содержание  агрегатов  мень¬
ше  0,25  мм  в  образцах  подзолистой
почвы,  обработанной  различными  ве¬
ществами.
 /  —  торфяной 	клей, 	//  —  нефте  битум*
 ///—  вискоза;  1  —  образец  после  обра¬
ботки,  2  —  через  15  дней,  5—  через
30  дней,  через  45  дней.
 109

устойчивых  агрегатов.  Но  уже  через  15  дней  наблюдается  рез¬
кое  снижение  водопрочных  агрегатов.  В  этом  случае  вискоза
послужила  питательным  субстратом  для  микроорганизмов  и  ее
действие  практически  прекратилось.  Определение  содержания
микроорганизмов  в  почве  полностью  подтвердило  высказанные
положения.  Действие  и  последействие  некоторых  препаратов  на
урожай  видны  из  табл.  35.
 Таблица  35
 Действие  и  последействие  структурообразователей
иа  урожай  овса  (зерна)
 Действие  (1934  г.)
 Последействие  (1935  г.)
 Варианты  опытов
 прибавка
 прибавка
 урожай
(Щга)
 {Щга)
 (М
 урожай
 {Щга)
 {ц1га)
 <*)
 Контроль  без  удобрений
 Контроль  известкованный  и  удоб¬
 14,4
 0
 0
 9,0
 0
 0
 ренный
 20,0
 5,6
 39,1
 16,8
 7,8
 86,0
 Торфяной  клей
 23,8
 9,4
 64,9
 20,2
 И,1
 123,2
 Вискоза,  0,4  кг/м2
 19,7
 5,3
 36,9
 20,6
 11,6
 128,1
 Первые  же  положительные  результаты  по  применению  тор¬
фяных  клеев  для  структурообразования  позволили  Н.  И.  Савви-
нову  еще  в  1935  г.  выдвинуть  интересную  идею  применения  в
земледелии  физических  («структурообразующих»)  удобрений.
Он  рекомендовал  организовать  широкое  производство  и  приме¬
нение  физических  удобрений,  что  позволит  в  дерново-подзоли¬
стой  зоне  без  дополнительных  мероприятий  поддерживать  высо¬
кий  уровень  плодородия  почвы.  Автор  предлагал  вносить  в
почву  гумат  калия,  азотнокислое  железо  и  некоторые  другие
удобрения.  Это  предложение,  как  и  первые  предложения
П.  В.  Вершинина,  однако,  не  получили  применения  в  практике
земледелия.  Основная  причина  отказа  от  применения  торфяного
клея  н  других  физических  удобрений,  изготовленных  из  торфа,
состоит  в  том,  что  доза  внесения  их  в  почву  для  получения  нуж¬
ного  эффекта  оказалась  чрезмерно  высокой.  Экспериментальные
данные  и  расчеты  показали,  что  только  при  внесении  гумата
калия  в  количестве  1—1,5%  к  весу  обрабатываемой  почвы
можно  получить  нужный  эффект.  К  этому  следует  добавить,  что
этот  препарат  практически  удавалось  получить  лишь  в  разбав¬
ленном  виде,  что  делало  еще  более  громоздким  практическое
его  применение.
 Необходимо  отметить,  что  "работы  30-х  годов  сыграли  важ¬
ную  роль  в  развитии  исследований  по  структурообразованию
в  последующие  годы.  В  частности,  можно  отметить,  что  уже  в  те
годы  были  установлены  два  типа  процессов,  обусловливающих
повышение  водоустойчивости  агрегатов  при  внесении  в  почву
соответствующих  веществ.
 110

Как  гнало  показано  выше,  под  водопрочностью  принято  пони-
м||  ц.  такое  состояние  макроагрегатов,  при  котором  они  способны
ирпппиютшт»  разрушающим  силам,  возникающим  при  взаимо-
•iriii'tniiii  ;п|н‘гатов  с  водой.  Частным  случаем  следует  считать
\i  MiiMiiiimrn.  макроагрегатов  к  силам  разрушения,  возникаю¬
щим  ирн  пыггром  погружении  сухих  комочков  в  воду,  когда  раз¬
рушение  происходит  под  действием  зажатого  в  комке  воздуха,
 i 	писршсипо  ясно,  что  обязательным  условием  возникновения
 i.iKiix  полможностей  является  гидрофильность  комка,  т.  е.  сма-
чинаемость  его  водой.  Во  всех  случаях,  когда  внешняя  и  внут¬
ренняя  поверхность  комка  гидрофобны,  последний  может  беско¬
нечно  долго  лежать  в  воде  и  не  подвергаться  ни  смачиванию,  ни;
разрушению  расклинивающими  силами  зажатого  воздуха.
 Из  этого  следует  общее  положение  о  водопрочности  почвен¬
ных  макроагрегатов:  1)  водопрочность  проявляется  вследствие
наличия  в  комке  связей  между  частицами  и  микроагрегатами,
|.о  разрушающихся  под  влиянием  расталкивающих  сил,  возни¬
кающих  в  воде;  2)  когда  эти  силы  недостаточны,  макроагрегат
разрушается,  распадается  на  составные  части;  3)  когда  теми
пли  иными  средствами  комку  приданы  гидрофобные  свойства,
 I 	о.  полностью  устранена  способность  его  смачиваться  водой.
 Следствием  высказанных  положений  являются  два  пути  при¬
дания  неводопрочным  макроагрегатам  или  даже  микрострук-
 I 	урной  почве  водопрочности:  1)  «путем  внесения  в  почву  клеящих
иоществ,  что  осуществляется,  например,  при  внесении  гуматов,
синтетических  и  природных  полимеров  и  др.;  2)  путем  внесения
тчцоетв-гидрофобизаторов,  при  определенных  условиях  способ-
пи  х  гидрофобизировать  почву,  огридавать  ей  свойства  несмачи-
иасмости  в  воде.
 Легко  также  видеть,  что  могут  возникать  возможности  при¬
дания  почве  одновременно  водопрочности  и  гидрофобности.  Все
логически  намеченные  пути  уже  хорошо  исследованы.  Ниже  мы
рассмотрим  некоторые  результаты  этих  исследований.
 Применение  полимеров  для  искусственного  структурообразо-
клния  в  почве.  В  конце  40-х  годов  для  целей  искусственного
структурообразования  в  ряде  стран  было  предложено  довольно
большое  количество  препаратов  синтетического  происхождения,
обладающих  высокими  клеящими  свойствами  и  относящихся  к
полимерным  соединениям  акриловой  и  метакриловой  кислот,
i*  Соединенных  Штатах  Америки  они  получили  собирательное
па.шапис  крилиумов.  У  нас  в  стране  они  входят  в  более  крупную
|  руину  веществ-структурообразователей,  по  предложению
 II. 	Л.  Качипского  называемых  структурами.
 Как  известно,  полимеры  представляют  собой  молекулы
с  длинными  цепями.  Многие  из  них  полиэлектролиты,  которые  в
расторопном  в  полярных  растворителях  состоянии  претерпе¬
на  ют  электролитическую  диссоциацию.  Существуют  сильные  и
елаПые  полимерные  кислоты,  сильные  и  слабые  полимерные  ос¬
 111

нования,  полимерные  соли.  Вместе  с  тем  известны  полиамфо-
литы,  т.  е.  амфотерные  полимерные  электролиты,  в  цепи  которых
чередуются  кислые  и  основные  группы.  Полиамфолиты  могут
заряжаться  в  зависимости  от  pH  как  положительно,  так  и  отри¬
цательно.  Меняя  pH  среды,  можно  изменять  конфигурации  моле¬
кул.  При  одних  pH  они  находятся  в  вытянутом  состоянии,  при
других—образуют  клубок.
 Полимеры,  применяющиеся  в  качестве  структурообразовате-
лей,  в  большинстве  своем  являются  поликатнонами  или  поли-
анионамп,  но  встречаются  среди  них  и  электронейтральные.
К  ним  относится,  например,  поливиниловый  спирт.
 В  зарубежной  литературе  описаны  десятки  препаратов  для
оструктуривания  почвы  и  придания  ей  водопрочных  свойств.
Часто  отмечается  противоречивость  в  мнениях  разных  авторов
 о 	воздействии  этих  материалов  на  почву.  Ниже  мы  приводим
формулу  некоторых  полимеров,  применяемых  в  качестве  струк-
турообразователей.  Они  в  равной  степени  распространены  как
в  нашей  стране,  так  и  в  зарубежных.
 VAMA  —  смесь  гидроокиси  кальция  и  сополимера  винилаце-
тата  и  частично  метилового  эфира  малеинового  ангидрида,
IBMA—сополимер  изобутилена  и  половина  аммониевой,  поло¬
вина  амидной  соли  малеиновой  кислоты,  HPAN  —  гидролизован-
•ный  полиакрилонитрил,  полиакрилат  Na—(С3Нз02На)п,  поли¬
акриламид  и  поливиниловый  спирт.
 Необходимо  учитывать,  что  приведенные  полимеры  как
структурообразователи  различаются  не  только  своим  составом,
но  и  молекулярным  весом,  формой  макромолекул.  Последняя
определяется  степенью  диссоциации  и  связана  с  pH  и  ионной
силой  раствора.
 В  последние  годы  значительно  расширен  набор  препаратов
отечественного  производства.  Большие  исследования  проведены,
например,  с  сополимером-VIII,  созданным  в  Институте  высоко¬
молекулярных  соединений  АН  СССР  М.  Н.  Савицкой  совместно
с  П.  В.  Вершининым  (Агрофизический  научно-нсследовательский
институт).  Этот  сополимер,  состоящий  из  двух  компонентов  —
метакриловой  кислоты  и  метакриламида,  —  был  подвергнут  раз¬
ностороннему  исследованию  во  многих  лабораториях  страны.
Было  доказано,  что  из  всех  возможных  количественных  сочета¬
ний  сополимера  лучшим  структурообразующим  эффектом  обла¬
дает  вариант  с  60%  метакриловой  кислоты  и  40%  метакрила¬
мида.
 Весьма  результативными  оказались  исследования  лаборато¬
рии  коллоидной  химии  Института  химии  АН  Узбекской  ССР  под
руководством  академика  АН  Узбекской  ССР  К.  С.  Ахмедова,
•проведенные  в  содружестве  с  Почвенным  институтом  МСХ  Уз¬
бекской  ССР  (В.  Б.  Гуссак).  В  1958  г.  на  основе  синтетического
полимера  полиакрилонитрила  под  действием  некоторых  органи¬
ческих  агентов  были  получены  новые  структурообразующие  ма¬
 112

к-рналм,  условно  названные  препаратами  серий  «К».  Сюда  от¬
носится  /С-4,  /С-5,  /С-6,  /Ci-б,  /С2-6,  А  КС  и  Л/СМ.  Наиболее  полно
исследована  эффективность  /С-4.  В  производстве  он  получается
и  индс  10%-ного  раствора  и  далее  хорошо  разбавляется  водой,
nrr;iкаясь  при  этом  вполне  устойчивым.  Лучшие  результаты  по¬
лучены  при  отношении  полиакрилнитрила  к  едкому  натру  как
 I. 	Технология  изготовления  препарата  подобрана  так,  чтобы
■«  конечном  продукте  оставалось  некоторое  количество  ни-
•||шльной  группы,  что  обеспечивает  повышенную  микробиологи¬
ческую  устойчивость  препарата  в  почве.  При  дозе  0,03%  к  весу
почвы  более  половины  почвы  типичного  серозема  оказывается
хорошо  оструктуренной.
 Перспективы  налаживания  производства  этого  препарата,  по
мнению  его  создателей,  весьма  оптимистические.
 Новые  препараты-структурообразователи  ввел  в  исследова¬
ния  Н.  А.  Качинский,  в  частности  препараты  АК-1  и  Л/С-7,  полу¬
ченные  по  рецепту  акад.  С.  И.  Вольфковича  из  сульфитных  ще¬
локов—  отходов  целлюлозно-бумажного  производства.  Первый
из  них  является  лигносульфонатом  аммония,  второй  —  лигно-
еульфонатом  кальция.  Автор  также  проводил  исследования  с
торфяным  клеем,  однако  в  отличие  от  препарата,  примененного
и  АФИ,  автор  производил  вытяжку  из  травяно-осокового  торфа
путем  обработки  последнего  более  концентрированной  10%-ной
КОН.
 Интересен  также  препарат,  изготовленный  из  угля,  —  уголь¬
ный  клей,  или  азотно-гуматное  удобрение:  рассыпчатый,  мед¬
ленно  растворяющийся  в  воде  препарат  (рецепт  С.  И.  Вольф-
мчшча).  Этот  список  может  быть  продолжен.
 lice  препараты  —  структурообразователи  почвы  —  могут  быть
отнесены  к  двум  классам  веществ:  1)  получающихся  из  природ¬
ных  материалов  путем  экстракции  или  переработки;  2)  к  про¬
дуктам  органического  синтеза.  Препараты  первого  класса  могут
быть  более  доступными.  Однако  для  заметного  эффекта  тре-
о\  инея  значительные  дозы  их  (до  10—20  т/га).  Кроме  того,  мно-
IHO  из  них  весьма  неустойчивы  в  почве,  легко  минерализуются
при  коздействии  почвенной  микрофлоры.
 Продукты  органического  синтеза  начинают  проявлять  струк¬
турообразующий  эффект  при  весьма  низких  дозах,  а  максимум
нч  дойстиия  наблюдается  при  сотых  долях  процента  к  весу
почни,  т.  е.  для  оструктуривания  всего  пахотного  слоя  требуется
не  (шлее  1—1,5  г  на  1  га.  Следует,  однако,  учитывать,  что  да¬
леко  но  часто  должна  идти  речь  об  оструктуривании  всего
 ii.ixorimro  слоя  почвы.  Очень  часто  вполне  достаточно  перевести
h  i  раснылсниого  состояния  в  структурное  всего  лишь  верхние
12—.4  гм  почвы,  чтобы  устранить  возможность  образования  поч-
иешюп  корки,  достигнуть  значительного  повышения  коэффи¬
циента  фильтрации  или  защитить  почву  от  водной  и  ветровой
эрозии.  Естественно,  что  в  этих  случаях  доза  полимера  сокра¬
 113

щается  в  5—10  раз  и  составляет  от  1  до.2  ц  на  1  га.  Такой  ре¬
зультат  представляет  большой  интерес,  так  как  количества
структурообразователя,  необходимое  для  получения  заметного
результата,  приблизилось  к  дозам  ежегодно  применяемых  мине¬
ральных  удобрений.
 Результаты  экспериментального  исследования  действия  по-
лимеров-структурообразователей  на  почву.  Первые  результаты
по  улучшению  водопрочности  почвенной  структуры  с  помощью
полимеров  в  нашей  стране  опубликовал  П.  В.  Вершинин.  Автор
показал,  что  дерново-подзолистая  почва  суглинистого  состава,
будучи  обработана  натриевой  солью  метакриловой  кислоты  при
дозе  0,05%  к  весу  почвы,  содержала  67%  водопрочных  агрега¬
тов,  в  то  время  как  в  контрольном  образце  их  было  всего  24%,
а  обработка  почвы  такой  же  дозой  сополимера-VIII  обеспечила
возникновение  90%  водопрочных  агрегатов.  JI.  Н.  Абросимова-
также  показала,  что  с  помощью  различных  структурообразова-
телей  удается  перевести  слабоподзолистую  суглинистую  почву
в  сильно  оструктуренную.
 И.  А.  Романов  показал,  что  в  полевых  условиях  при  внесе¬
нии  в  дерново-слабоподзолистую  глинистую  почву  0,045%
к  весу  почвы  полиакриламида  количество  водопрочных  агрега¬
тов  >  0,25  мм  возрастает  более  чем  на  25%.
 Такого  рода  данные  получены  во  многих  зонах  страны.
 Н. 	А.  Качинский  установил  важную  закономерность,  состоящую
в  том,  что  водопрочность  природных  агрегатов,  пропитанных  по¬
лимером,  значительно  выше,  чем  у  искусственных  агрегатов,
созданных  при  помощи  того  же  полимера  из  распыленной  почвы.
Сущность  этого  явления,  вероятно,  состоит  в  том,  что  при  про¬
питывании  агрегата  полимер  равномернее  распределяется  по
поверхности  почвенных  частиц  и  микроагрегатов.
 В  зависимости  от  вида  примененного  структурообразователя
водопрочность  возрастала  на  дерново-подзолистой  почве:  при
пропитывании  естественных  агрегатов  на  23—67%,  при  внесении
в  распыленную  почву  —  на  7—39%:  Самый  высокий  структуро¬
образующий  эффект  дал  полиакриламид,  а  самый  слабый  —
гидролизованный  полиакрилонитрил.
 Большой  интерес  представляют  данные  В.  Б.  Гуссака,  полу¬
ченные  им  на  типичном  тяжелосуглинистом  сероземе.  Они  инте¬
ресны  не  только  потому,  что  получены  на  основе  ряда  препара¬
тов,  но  и  на  типично  микроагрегатной  почве  при  трех  способах
смешения  полимера  с  почвой.  Некоторые  данные  этого  исследо¬
вания  мы  приводим  в  табл.  36.
 За  контроль  принят  выход  агрегатов  на  сероземах  после
трав,  который  был  равен  35%,  а  через  3  месяца  —  5%.  Инте¬
ресно,  что  для  получения  высокого  эффекта  по  созданию  макро¬
агрегатов  потребовалось  препарата  К-4  в  10  раз  меньше,  чем
американского  крилиума  и  нашего  гидролизованного  полиакри-
лонитрила.  Автор  сделал  заключение,  что  ему  удалось  показать
 114

пч.шожиость  получения  на  сероземах  структуры  черноземов,  ис¬
пользуя  для  этого  препарат  отечественного  производства  (К-4).
 Для  получения  высокого  эффекта  структурообразования
 < 	1'ic‘iib  важно  точно  установить,  каков  механизм  взаимодействия
иолимера  с  почвенными  частицами.
 Выше  было  упомянуто,  что  среди  класса  интересующих  нас
шчцеств  часто  встречаются  поликатионы  и  полианионы.  Именно
как  таковые  они  широко  применяются  в  технике  с  целью  коагу¬
ляции  и  осаждения  частиц  высокой  дисперсности  из  различного
1>ода  растворов.  Очень  сильным  коагулятором  служит,  напри¬
мер,  полиакриламид,  совершенно  осаждающий  взмученные  ча¬
стицы,  несущие  на  своей  поверхности  отрицательный  за¬
ряд.
 Таким  образом,  от  такого  рода  препаратов  мы  вправе  ожи¬
дать  коагуляции  почвенных  суспензий  и  образования  микро¬
агрегатов.  Однако  процесс  взаимодействия  полимеров  с  почвен¬
ными  частицами  носит  значительно  более  сложный  характер.
Наряду  с  коагуляцией  наблюдается  адсорбция  полимеров  на
поверхности  почвенных  частиц  и  образование  водородных  свя¬
зей.  В  зависимости  от  свойств  полимера,  характера  его  подго¬
товки  к  смешиванию  с  почвой,  от  типа  и  свойств  почвы,  в  част¬
ности  от  ее  pH,  образуются  микро-  или  водопрочные  макроаг¬
регаты.  В  частности,  при  изучении  природы  связей,  возникающих
между  полиакриламидом  и  частицами  каолина  в  инфракрасном
спектре,  Г.  Л.  Масленкова  установила,  что  в  результате  взаимо¬
действия  изменяется  интенсивность  полосы  свободных  гидрокси¬
лов  в  спектре  каолинита;  это  находит  объяснение  в  образовании
водородной  связи  между  активными  группами  полимеров  и
гидроксильными  группами  каолинита.  Другие  опыты  показали,
что  в  процессе  образования  макроагрегатов  водородной  связи
принадлежит  ведущая  роль.  Образование  водопрочных  агрега¬
тов  находится  в  обратной  зависимости  от  коагулирующей  спо¬
собности  полимеров.  Вместе  с  тем  отмечается  прямая  связь
между  образованием  водопрочных  макроагрегатов  и  способ¬
ностью  полимера  образовывать  водопрочную  связь.  Все  эти  дан¬
ные  говорят  о  том,  что  в  зависимости  от  характера  и  свойств  по-
лпмера  и  самих  почв  можно  наблюдать  и  процесс  микро-,  а
также  макроагрегатообразования.  Г.  Л.  Масленкова  показала,
что  на  почвах  с  pH  от  5  до  7,5  лучшим  для  макроструктурообра-
зования  является  полиакриламид  со  степенью  гидролиза  30%,
в  то  время  как  для  почв  со  щелочной  реакцией  лучшим  структу-
рообразователем  является  полиакриламид  со  степенью  гидро¬
лиза  70%.
 На  основании  этих  работ  можно  сделать  вывод,  что  один  и
тот  же  полимер  в  зависимости  от  того,  на  какой  почве  он  будет
применен,  должен  быть  подготовлен  по-разному.  Для  полиакри¬
ламида  различие  в  подготовке  сводится  к  приданию  ему  разной
степени  гидролиза.
 115

Таблица  36
 Влияние  различных  препаратов  на  выход  агрегатов
размером  более  0,25  мм
(в  процентах  к  навеске)
 Способ  смешения  полимера  с  почвой
 Дозировка
препаратов
(®*  к  весу
почвы)
 t»*
 й
 ч
 Полиакрил-
нитрил  гидро¬
лизованный
 Крилиум
 ад
 И
 *2
°  S
 Препарат  перемешан  с  сухой  почвой,
увлажнен  до  влажности  оптималь-  (
ного  структурообразования  и  снова  {
перемешан 	1
 Контроль
 0,05—0,08
 0,10—0,20
 5
 4
 11
 5
 12
 23
 5
 6
9
 —
 —
 Препарат  растворен  в  воде  и  пере-  1
мешан  с  почвой 	]
 Контроль
 0,05—0,08
 0,10—0,20
 5
 28
 4
 5
 24
 25
 5
 14
 36
 3
 40
 57
 4
 51
 63
 Раствор  препарата  вылит  на  агре-  1
гат  и  не  перемешан 	|
 Контроль
 0,05—0,08
 0,10—0,20
 5
 36
 39
 5
 13
 21
 5
 20
 31
 3
 37
 53
 4
 53
 66
 Следует  также  отметить,  что  при  изучении  процесса  образо¬
вания  агрегатов  при  помощи  электронного  микроскопа  удалось
установить,  что  полимерные  молекулы,  имея  нитевидную  форму,
служат  своеобразными  связками  между  почвенными  частицами*
а  также  микроагрегатами.
 Важно  отметить,  что  некоторые  полимеры-структурообразо-
вателн  претерпевают  в  почве  такие  воздействия,  под  влиянием
которых  они  теряют  способность  растворяться  и  набухать  в  воде,
вследствие  чего  образованные  при  их  посредстве  агрегаты  при¬
обретают  свойства  водопрочности.  Кроме  того,  некоторые  мо¬
номеры,  например,  метакриловой  кислоты  в  почвенных  условиях
подвергаются  полимеризации.  Отдельные  авторы  (П.  В.  Верши¬
нин)  рассматривают  процесс  полимеризации  в  почве  как
результат  воздействия  на  мономер  находящихся  в  почве  ката¬
лизаторов,  или  инициаторов.  Если  такой  процесс  имеет  место,
то  мономер,  хорошо  растворимый  в  воде,  переходит  в  полимер
метакриловой  кислоты,  вовсе  нерастворимой  в  воде.  Такое  пре¬
вращение  тоже  является  причиной  образования  водопрочных
агрегатов.
 Таким  образом,  в  настоящее  время  высказаны  многочислен¬
ные  суждения  по  поводу  природы  связей  в  агрегатах  почвы,  воз¬
никших  при  воздействии  полимеров.  Нет  необходимости  спе¬
циально  выяснять  причины  противоречивости  высказываний  раз¬
ных  авторов.  Упомянутые  механизмы  склеивания  и  образования
стойких  в  воде  связей  могут  действовать  самостоятельно  или
совместно  в  зависимости  от  различной  природы  почв,  полимеров
и  конкретных  внешних  условий,  при  которых  протекают  про¬
цессы.
 116

ФИЗИЧЕСКИЕ  И  БИОФИЗИЧЕСКИЕ  УСЛОВИЯ
В  ПОЧВАХ  С  ИСКУССТВЕННОЙ  СТРУКТУРОЙ
 Изменение  макроструктурного  состава  почвы,  перевод  пер-
иичных  частиц  и  микроагрегатов  в  макроагрегаты  радикально*
изменяет  ход  многих  физических  процессов  в  почве,  следствием
чего  является  изменение  всего  комплекса  физико-химических  и
биофизических  процессов  в  ней.  При  этом  почва  приобретает
значительно  большую  устойчивость  к  водной.и  ветровой  эрозии.
 Способность  полимеров  переводить  почву  в  макроагрегатное
состояние  открывает  возможность  коренной  мелиорации  солон¬
цов,  резкого  улучшения  условий  в  иллювиальном  горизонте  под¬
золистых  почв  тяжелого  механического  состава.  Приводимые
ниже  данные  служат  иллюстрацией  к  сказанному.  По  данным
Т.  Д.  Махлина,  на  тяжелосуглинистом  черноземе  водопроницае¬
мость  заметно  повышается  под  влиянием  полимера  К-4
(табл.  37).
 Таблица  37
 Водопроницаемость  тяжелосуглинистого  чернозема  иа  участках,
обработанных  полимером  К-4
 Просочилось  волы  в  почву  (л)  за  время  (мин.)
 Вариант  опыта
 5
 10
 15
 20
 30
 45
 60
 Контроль
 Обработана  полимером  .  .  .
 1,7
 2,6
 3,5
 4,4
 4,8
 5,7
 6,2
 7,6
 8,8
 11,0
 12,6
 15,5
 15,7
 19,9
 Однако  в  ряде  случаев  скорость  впитывания  и  фильтрации
поды  через  почву,  оструктуренную  полимером,  значительно
пише,  чем  в  природной,  контрольной,  почве.  Так,  по  данным
Л.  Н.  Абросимовой  при  оструктуривании  суглинистой  дерново-
|'одзолистой  почвы  сополимером  впитывание  и  фильтрация
к  концу  первого  часа  наблюдений  выше  в  3—5  раз,  а  в  некото¬
рых  случаях  даже  в  7  раз,  чем  на  контроле.
 В  соответствии  со  скоростью  фильтрации  изменяется  сток
моды  и  смыв  почвы.  Чем  больше  воды  проникает  в  единицу  вре¬
мени  в  почву,  тем  меньше  ее  стекает  по  склону  и  меньше  смы-
мпется  почва.  Это  можно  видеть  из  данных  тех  же  авторов
(табл.  38).
 Из  приведенных  в  таблице  данных  видно,  что,  воздействуя  на
почву  полимерами,  удается  в  пять  и  более  раз  снизить  сток
поды,  а  смыв  почвы  при  этом  падает  в  еще  большей  степени.
Сланное  в  этом  эффекте  состоит  в  том,  что  основная  масса
почны  при  обработке  ее  полимерами  переходит  в  состояние  круп¬
ных  комочков,  не  смываемых  потоком  воды.
 Аналогичные  данные  получил  В.  Б.  Гуссак.  Автор  указывает,,
что  контрольный  агрегат  из  природной  почвы,  введенный  в  струю
 117

Таблица  38
 Сток  и  смыв  с  контрольных  площадок,  обработанных  полимерами
 Контроль
 Обработана
 полимерами
 Размер
 стоковых
 площадок
 Применяв¬
шийся  поли¬
мер
 о  _
t-f  00
 о  5
 Опытный  участок
 U
 «О
 Я  ^
§8
«о
 н  к
 СО  X
 h
*  н-
 ©3
 Ы  о
 5
 Ъй
 е
 CJ
 го
 00
 Я
 S
 5
 м
 о
 5
 S
 ю
 3
 3
 Колхоз  „Бируни-
ца%  уклон  9°,
слабосмытый
обыкновенный
чернозем,  пар
 1963
 100  м2  (25x4)
 ПАА
 23/VI
 16/VII
 13,0
 23,2
 333
 715
 11,9
 40,6
 44
 189
 0,7
 10,8
 За  2  ливня  .  .  .
 —
 —
 —
 —
 —
 1048
 52,5
 233
 11,5
 .Эксперименталь¬
ная  база
(с.  Иванча),  ук¬
лон  8°,  слабо-
смытый  выще¬
лоченный  пар
 1964
 200  л2  (40x5)
 К-  4
 20/VI
 17/VII
 19/VII
 10/VIII
 18,9
 19,8
 11,3
 20,1
 316
 175
 297
 253
 117
 12,5
 42.0
 104.0
 251
 114,0
 44,7
 12,0
 За  4  ливня  .  .  .
 —
 1141
 275,0
 365
 56,7
 То  же,  поле,  за¬
нятое  кукурузой
 1964
 200  л2  (40x5)
 К-4
 20/VI
 22
 52
 12,0
 —
 —
 потока,  мгновенно  разрушается  на  микроагрегаты,  уносимые  по¬
током,  агрегаты  же,  обработанные  К-4,  таким  потоком  не  раз¬
рушаются  в  течение  долгого  времени.  Погруженные  в  пробирки
с  водой,  первые  тотчас  же  распались,  вторые—сохранились  в
воде  без  разрушения  в  течение  2  лет.  При  воздействии  на  агре¬
гаты  дождем  было  установлено,  что  контрольные  агрегаты  рас¬
пались  после  подачи  на  каждого  0,7  мл  воды,  а  агрегат,  создан¬
ный  при  помощи  /С-4,  не  был  разрушен  даже  после  подачи
1500  мл  воды.  Далее  автор  приводит  данные  Д.  Исматова  об
эродируемости  серозема  (табл.  39).
 Из  приведенных  данных  видно,  что  если  для  выноса  из  лотка
100  см3  почвы  на  контроле  требуется  3,5  л  воды,  то  уже  при
добавлении  0,005%  К-4  воды  требуется  5,7  л,  а  при  0,05%  /С-4
даже  при  пропускании  10  л  воды  вымывается  лишь  52,9%  на¬
вески  почвы.
 С  помощью  полимеров  удается  вести  успешную  борьбу  с  пе¬
реуплотнением  почвы.  По  данным  И.  А.  Романова,  обработка
тючвы  полиакриламидом  и  последующее  ее  оструктуривание  на
•слабоподзолистой  и  тяжелосуглинистой  почве  приводят  к  сниже-
лию  ее  плотности  и  к  повышению  пористости.  Этот  эффект  со¬
храняется  в  течение  всего  вегетационного  периода.  Так,  весной
 118

Таблица  39'
 Зависимость  размываемости  почвы  от  количества
прибавленного  полимера  (/С-4)
 Вариант  опыта
 Единица  измерения
 о«
 м
 ||
 □г*  03
 МЛ
 о
 т
 V
 р
 Исходная  почва
 Мл  на  100  г  почвы  в  лотке
 10
 3,5
 0,5
 0,1
 13,1
 4,1
 То  же,  КА  0,005%
 То  же
 10
 5,7
 0,6
 0,2
 11,0
 3,5
 То  же,  КА  0,05%
 Процент  смытой  почвы  после
пропуска  10  л  воды
 5
 52,9
 2,1
 1,0
 4,0
 1,8
 Примечание:  мл  —  среднее;  а  —  среднее  квадратичное  отклопение.
т  —  ошибка  опыта;  v  —  коэффициент  вариации;  р  —  точность  опыта.
 плотность  на  оструктуренной  почве  в  слое  0—20  см  была  равна
 1,14  г/см3  на  контроле  (контроль  оструктуривали  при  прибавле¬
нии  воды)  и  1,0  г/см3  на  почве  с  полимером,  а  в  сентябре  эти
цифры  изменились  соответственно  до  1,20  и  1,08  г/см3.  При  этом
корни  злаковых  значительно  лучше  проникают  в  иллювиальный
слой  подзолистых  почв  после  обработки  этого  слоя  полимерами-
структурообразователями.  В  почве  с  искусственными  макроагре¬
гатами  энергичнее  идет  и  процесс  накопления  нитратов.
 И.  Б.  Ревут,  И.  И.  Кочурова  провели  в  вегетационных  сосу¬
дах  опыты,  целью  которых  было  выяснение  возможности  устра¬
нения  вредного  действия  чрезмерно  высокой  плотности  горизон¬
тов  Аг  и  Bi  слабоподзолистой  суглинистой  почвы  Ленинградской
области.  Плотность  в  подпахотных  слоях  этих  почв  в  некоторых
случаях  достигает  1,6—1,8  г/см3,  в  то  время  как  на  тяжелых
почвах  оптимальная  плотность  не  превышает  1,2—1,3  г/см3.
 Значит,  эти  слои  почвы  остаются  недоступными  для  микро¬
организмов  и  корневых  систем  растений  не  только  по  своим  хими¬
ческим  характеристикам  (низкая  pH,  недостаток  питательных
веществ,  наличие  закисных  соединений,  свободного  алюминия
и  т.  д.),  но  прежде  всего  вследствие  огромного  сопротивления,
оказываемого  прохождению  корней,  чрезмерно  малых  размеров
пор  и  недоступности  воды  для  растений.
 В  связи  с  этим  были  предприняты  опыты  по  оструктуриванию
подпахотного  слоя  полимерами  и  по  выяснению  эффективности
:>того  приема.  В  вегетационных  опытах  было  показано,  что
почва  плотностью  1,6  г/см3  является  весьма  неблагоприятной
для  роста  и  получения  высокой  продуктивности  растений.  Очень
важно  знать,  что  удобрения  и  известкование  кислых  почв  суще¬
ственно  картину  не  меняют.  Объясняется  это  крайне  неблаго¬
приятными  для  жизни  растений  физическими  условиями.
 Опыты  по  улучшению  физических  условий  в  почве  были  про-
нс'депи  с  крилиумом  и  с  сополимером-VIII.  Обработка  почвы  из
 119

иллювиального  слоя  крилиумом  и  сополимером  привела  к  столь
значительному  росту  плодородия,  что  урожай  овса  здесь  был
даже  выше,  чем  в  почве  из  пахотного  слоя  с  полным  минераль¬
ным  удобрением  (табл.  40).
 Таблица  40
 Влияние  структурообразующих  веществ  на  урожай  овса
(вегетационный  опыт,  1957  г.)
 Урожай  (г  на  1
сосуд)
 «в
 |-Н
 Вариант  опыта
 всего
 соломы
 зерна
 М  w
 О
 к  о.
 as  g*
 Rtf
 0.0
О  с
 Почва  из  пахотного  слоя  плотностью
1,25  г/см3  .  *
 12,4
 5,0
 6,8
 0,41
 То  же,  с  NPK
 30,8
 15,1
 15,7
 1,76
 То  же,  с  сополимером-VIII
 54,0
 26,9
 27,1
 2,30
 То  же,  с  NPJK  и  сополимером-VIII
 Почва  из  подпахотного  слоя  с  плотностью
1,6  г/см3
 65,5
 33,9
 31,6
 0,31
 1,4
 0,8
 0,1
 0,10
 То  же,  с  NPK
 9,7
 5,3
 4,4
 0,07
 То  же,  с  сополимером-VIII
 21,1
 10,9
 10,2
 0,50
 То  же,  с  NPK  и  сополимером-VIII
 36,5
 16,3
 20,2
 1,06
 Из  приведенных  данных  видно,  что  обработка  почвы  из  под¬
пахотного  слоя  сополимером-VIII  приближает  его  по  плодоро¬
дию  к  пахотному  слою  с  применением  минеральных  удобрений.
Налицо,  следовательно,  коренная  мелиорация  подпахотного  слоя
почвы  с  очень  неблагоприятными  свойствами,  причем  осуще¬
ствленная  очень  быстро.
 Такое  заключение  получило  подтверждение  в  работах
И.  А.  Романова,  выполненных  в  полевых  условиях  на  слабопод¬
золистой  тяжелосуглинистой  почве  в  Ленинградской  области.
Автор  произвел  оструктуривание  почвы  с  помощью  полиакрила¬
мида  в  разных  вариантах  на  глубине  10,  20  и  30  см.  Оказалось,
что  оструктуривание  слоя  почвы  0—10  см  дало  незначительную
прибавку  урожая  зерна  озимой  пшеницы  по  сравнению  с  кон¬
тролем.  В  то  же  время  оструктуривание  полиакриламидом  слоев
почвы  0—20  и  0—30  см  обеспечивает  удвоение  и  почти  утроение
урожая  этой  культуры.
 Л.  Н.  Абросимова  на  слабоподзолистой  суглинистой  почве
(Гатчинский  р-н  Ленинградской  области)  в  мелкоделяночном
опыте  показала,  что  оструктуривание  слоя  20—30  см  ведет  к
резкому  увеличению  массы  корней  яровой  пшеницы  и  к  росту
урожая  зерна.  Так,  на  делянках  со  вспашкой  на  20  см  корней
в  слое  0—20  см  было  1557  и  в  слое  20—50  см  102  кг  на  1  га\
на  делянках  с  оструктуриванием  слоя  20—30  см  в  слое  0—
20  см  было  2118,  а  в  слое  20—30  см  408  кг  корней  на  1  га.
 120

Следовательно,  воздействие  на  физику  подпахотного  слоя  почвы
приводит  не  только  к  проникновению  в  этот  слой  значительной
 ч.кти  корней,  но  также  и  к  более  сильному  развитию  корней
it  верхнем  пахотном  слое.  Урожай  зерна  яровой  пшеницы  при
«чтруктуривании  подпахотного  слоя  полимером  повысился  на
'>Г)%  по  сравнению  с  контролем.
 Важное  значение  приобретают  полимеры  для  улучшения
почвенных  условий  жизни  растений  на  микроагрегатных  серо-
;с'мах  Узбекской  ССР.  В.  Б.  Гуссак,  К-  Паганяс  показали,  что
исфуктуриванием  слоя  0—5  см  можно  резко  улучшить  усло¬
вия  получения  всходов  хлопчатника.  Авторы  отмечают,  что  в  со¬
судах  и  лизиметрах  без  обработки  полимером  потребовалось.
19  рыхлений,  в  то  время  как  на  лизиметрах  с  пропиткой  верх¬
него  слоя  агрегатов  полимером  /(-4  за  весь  вегетационный  пе¬
риод  не  потребовалось  ни  одной  обработки.
 Такого  же  рода  данные  получил  А.  Г.  Радченко  при  выращи-
г.гиши  сахарной  свеклы.  Внесение  в  поверхностный  слой  разных
почв  50—75  кг  полиакриламида  на  I  га  резко  снижает  опас¬
ность  коркообразования  и  необходимость  в  пересеве  этой  куль-
туры.
 Длительное  время  мелиорацией  «щелочных  почв»  посредст¬
вом  структурообразователей  занимался  JL  Е.  Аллисон.  Автор
использовал  VAMA  (кальцевая  соль  поливииилацетата)  и
И  PAN  в  качестве  полимеров-структурообразователей.  Его  опыты
показали,  что  доза  этих  веществ,  равная  0,1  %  от  веса  воздушно¬
сухой  почвы,  повысила  урожай  кукурузы  в  2,5—3,5  раза  и  дала
больший  эффект,  чем  гипсование  большими  дозами.  Характерно,
что  в  результате  внесения  полимеров  порог  токсичности  натрия
в  условиях  опыта  поднялся  до  40—50%  от  емкости  поглощения.
 О.  А.  Агафонов  те  И.  Б.  Ревут  проводили  опыты  в  1961  и  по-
 i 	/к1  дующие  годы  в  Экспериментальном  хозяйстве  Всесоюзного
института  зернового  хозяйства  (Шортанды).  Для  опытов  ис¬
пользован  лугово-степной  среднестолбчатый  солонец.  В  задачу
опытов  входило  выяснение  возможности  улучшения  физических
м  физико-химических  условий  в  солонцовом  горизонте  путем
внесения  полиакриламида,  а  также  установление  возможности
повышения  урожая  сельскохозяйственных  культур  на  таких  поч-
влх  с  помощью  полимеров.  Дозы  полимера  в  опыте  колебались
в  пределах  90—270  г/м2.  Было  установлено,  что  полимер  обу¬
словил  значительное  снижение  плотности  почвы.  Рыхлое  состоя¬
ние  почвы,  вызванное  обработкой  ее  полимером,  сохранялось
в  течение  многих  месяцев.  Во  всяком  случае,  и  в  конце  второго
■  ода  после  внесения  полимеров  плотность  почвы  в  слое  0—20  см
не  превышала  1,15  г/см3,  в  то  время  как  на  контроле  она  до¬
стигала  1,25—1,31  г/см3.  Скорость  фильтрации  возросла  в  зави¬
симости  от  дозы  полимера  в  5—50  раз  по  сравнению  с  контро¬
лем.  Резкое  увеличение  фильтрации  при  оструктуривании  спо¬
собствовало  полному  проникновению  ливневых  осадков  в  почву.
 12&

На  всех  вариантах  опыта  в  1961  г.  была  посеяна  кукуруза
сорта  Чесменская.  В  1962  г.  —  сорта  ВИР  42.  Следует  отметить,
что  в  случаях,  когда  после  посева  выпадали  осадки,  на  кон¬
трольных  делянках  образовалась  корка,  которая  привела  к  из-
реживанию  всходов.  Некоторые  данные  по  урожаю  зеленой
массы  кукурузы  приводим  в  табл.  41.
 Таблица  41
 Урожай  зеленой  массы  кукурузы  в  опытах  с  полимерами
 Варианты  опыта
 1961  г.
 1962  г.
 £
 %  к  контролю
 «
 £
 %  к  контролю
 «8
 ОЙ
 Контроль
 0,907
 100,0
 0,639
 100
 70
 /7А/4-90
 1,514
 166,8
 —
 —
 —
 /7АА-180
 1,680
 185,1
 1,420
 226
 158,6
 ПАА-т 		 .  .
 1,890
 208,4
 1,490
 237
 166,6
 Контроль  -4-  Nc0Pgo
 —
 —
 0,894
 142
 100
 /7АА-180  +  Ne0Peo
 —
 —
 2,260
 360
 253,1
 Из  этих  данных  видно,  что  применение  полимеров-структуро-
образователей  совместно  с  минеральными  удобрениями  откры¬
вает  возможность  получения  нормальных  урожаев  зеленой
массы  кукурузы  даже  на  злостных  столбчатых  солонцах.
 Из  всего  приведенного  в  данном  разделе  материала  легко
установить  перспективность  применения  полимеров-структурооб-
разователей  для  существенного  повышения  плодородия  почв  и
урожайности  культурных  растений.
 Воздействие  гидрофобных  веществ  на  почву  и  почвенные
условия  жизни  растений.  Наряду  с  полимерами-структурообра-
зователями  для  воздействия  на  почвенные  условия  жизни  рас¬
тений  значительный  интерес  представляют  поверхностно-актив¬
ные  вещества  (ПАВ).  Если  полимеры-структурообразователи
наряду  с  водопрочностью  придают  почве  и  механическую  проч¬
ность,  то  ПАВ  может  даже  несколько  понизить  механическую
прочность  почвенных  агрегатов,  в  то  время  как  их  водоустойчи¬
вость  возрастет.
 Эта  устойчивость  обусловлена  возникающей  при  взаимодей¬
ствии  ПАВ  с  почвой  гидрофобностью  последней.  Кроме  склеи¬
вания  почвенных  частиц  (I  тип  структурообразования)  и  стаби¬
лизации  агрегата  путем  гидрофобизации  его  поверхности  (II  тип
•структурообразования).  Существует  также  третий  способ
оструктуривания,  состоящий  в  последовательной  обработке
почвы  полимерами  и  ПАВ.  Такой  способ  обработки  почвы  позво¬
ляет,  как  показали  наши  последние  исследования,  при  малых
 122

расходах  материала  значительно  повысить  водопрочность  поч¬
ием  цых  агрегатов.  Так,  на  глинистой  дерново-подзолистой  почве-
0,01%  ПАА  с  0,01%  хлорида  диметилалкиламмония  {ПАВ)  дает
<>!)%  водопрочных  агрегатов,  в  то  время  как  для  достижения
/0%  водопрочности  с  помощью  одного  полиакриламида  его  тре-
оустся  0,05%  к  весу  почвы.  В  опытах  на  тяжелосуглинистой
почве  сочетание  полимера  с  поверхностно-активным  веществом
 II 	указанной  дозе  дает  даже  на  10%  больше  водопрочных  агрега¬
тов,  чем  использование  только  ПАА  при  дозе  0,05%.
 Практически  решать-вопрос,  каким  именно  способом  струк¬
турообразования  следует  пользоваться,  приходится  в  зависи¬
мости  от  конкретной  задачи.  Если  решается  проблема  физиче¬
ских  условий  во  всем  пахотном  слое,  то  следует  предпочесть  пер¬
вый  тип  структурообразования.  В  результате  получается  доста¬
точно  водопрочная  структура,  обладающая  гидрофильностыо  и
обеспечивающая  высокую  влагоемкость  и  влагопроводность.
Нели  агрегаты  должны  обладать  водопрочностью  и  пониженной,
гидрофильностыо,  то  следует  пользоваться  третьим  типом  струк¬
турообразования.  Наконец,  нередко  для  снижения  скорости
испарения  воды  из  почвы  целесообразно  пользоваться  вторым
пшом  структурообразования.
 Рассмотрим  подробно  природу  поверхностно-активных  ве¬
ществ.  Молекулы  ПАВ  состоят  из  двух  частей,  противополож¬
ных  по  своей  природе  и  свойствам.  На  одном  конце  молекулы
находится  гидрофильная  полярная  группа.  Это  могут  быть  ОН,
 < 	.110,  СООН.  Эта  группа  является  источником  сильного  молеку¬
лярного  воздействия,  а  потому  хорошо  взаимодействует  с  водой..
Вторая  часть  молекулы  образована  одной  или  несколькими  до-
»I  а  точно  длинными  цепями  насыщенных  углеводородов-
<(-„Н2п+2),  обладающих  водоотталкивающими  (гидрофобными)
свойствами.  Она  не  растворима  в  воде.  Чтобы  внедрить  ее
и  воду,  надо  затратить  определенную  энергию,  и  с  такой  же
торги  ей  она  потом  стремится  выйти  из  воды.  Ясно  также,  что
и  среде  гидрофильных  почвенных  коллоидов  молекулы  ПАВ  ве-
чут  себя  так,  что  полярной  частью  они  ориентированы  к  мине¬
ралу,  а  гидрофобной  в  сторону  пор  между  минеральными  части¬
цами  и  агрегатами.  Так  возникает  гидрофобность  почвенных  и
минеральных  частиц.  О  степени  гидрофобности  почвенной  су¬
спензии  судят  по  изменению  смачиваемости,  применяя  метод
и  шерения  скорости  пропитки  порошка  водой.  Степень  гидро-
фобнзации  зависит  от  природы,  количества  ПАВ  и  удельной
поверхности  почвы.  Эта  зависимость  хорошо  выявлена  в  кривых,
иа  рис.  27.
 Лучшим,  доступным  гидрофобизатором-структурообразовате-
лем  следует  признать  хлоргидрат.  Его  свойство  выявляется  в  том,
•и  о  водоустойчивость  образованных  им  агрегатов  остается  ста¬
бильной  даже  после  трехкратного  их  разрушения  и  восстанов¬
лении  с  помощью  чистой  воды.
 123

во
 0.01
 69
 <•<?
 го
 0,09
 а
 Хлоргидрат  представляет  собой  солянокислую  соль  первич¬
ного  амина  RNH2  HC1,  где  R  =  С16—Сго.  Наряду  с  этим
 были  изучены  также  хлори-
ды  диметилдиалкиламмо-
ния—[(CH3)2N(R)2]C1.  В
этой  формуле  R  =  Ci6  —  С20
под  названием  образец  №37
(чистый  и  технический).  В
почву  они  вносились  в  виде
2%-ных  растворов.
 В  табл.  42  приведены
данные  по  водопрочности  аг¬
регатов,  полученных  путем
воздействия  на  них  ПАВ  и
ПАА.
 Как  видно  из  этих  дан¬
ных,  водопрочность  агрега¬
тов,  получаемых  с  помощью
ПАВ,  практически  не  усту¬
пает  тому,  что  дает  поли¬
акриламид.  Хлоргидрат,  на¬
пример,  уже  при  дозе  0,05%
к  весу  почвы  дает  весьма
высокую  водопрочность
(71,0  %).  Особенно  высок
эффект  по  водопрочности
при  последовательном  вне¬
сении  в  почву  0,01  ПАВ  и
0,01  ПАА.  Например,  соче¬
тание  ПАА  и  образца  №  37
(чистого)  при  общем  коли¬
честве  внесенных  препара¬
тов  в  0,02%,  дает  ту  же  са¬
мую  водопрочность,  что  ПАА
при  дозе  0,05%,  а  в  опытах
на  тяжелосуглинистой  почве
такое  сочетание  дает  даже
на  10%  больше  водопрочных
агрегатов,  чем  ПАА  при  до¬
зе  0,05  %.
 Причину  нарастания  со¬
держания  водопрочных  аг¬
регатов  в  почвенном  образце
при  обработке  его  ПАВ  сле¬
дует  искать  в  их  гидрофоби-
зирующей  способности.  Гидрофобность  почвы  зависит  от  меха¬
нического  состава  или  от  удельной  ^поверхности  образца.  Так,
при  данной  концентрации  ПАВ  легкие  по  механическому  со-
 0.01
 0,05
Коиц.ПАВ,  %
 0,10
 Рис.  27.  Изменения  гидрофобности  поч¬
вы  в  зависимости  от  ПАВ,  концентра¬
ции  поверхностноактивных  веществ  и
доз  полимера  (ПАА).
 Дозы  ПАА: 	/ 	— 	0,1%. 	2 	— 	0,05%, 	5 	— 	0,01%,
 4  —  без  ПАА.  /  —  глинистая  почва,  пропи¬
танная  образцом  №  37  (а)  и  хлоргидратом
(б); 	//  —  тяжелосуглинистая  почва,  пропи¬
 танная  образцом  №  37  (с)  и  хлоргидра¬
том  (б).
 124

Таблица  42
 Водопрочность  агрегатов  после  оструктуривания  глинистой  почвы
поверхностно  активными  веществами  и  полиакриламидом
 (в  процентах  к  весу  всей  почвы)
 Препараты
 ^  еа  ^
Q<  oj  2
 «ию
С  1  >т*
о»  н  о  о
О.©  ж  с
 Размер  водо¬
прочных  агре¬
гатов  {мм)
 1
 о
 St
 о  л
{0  н
 Увеличение
водопрочности
по  сравнению
с  контролем
 с  3  е
gil*
ЧНду
 7—1
 1—0.25
 к  о
са  х
 Н
 Ос
 Контроль  	 ♦

 —
 15,1
 15,1
 —
 <  ’прадец  №  37  —  чистый  «  -  .  .  |
 1
 0,01
 0,05.
 7,7
 13,1
 29.0
 38.1
 36,7
 51,2
 21,6
 36,1
 ()оразец  №  37  —  технический  .  .
 0,10
 0,01
 0,05
 0,10
 26,9
 2,5
 7,1
 18,8
 42.0
 25.0
36,4
40,2
 68,9
 27.5
 43.5
59,0
 53.8
 12.4
 28.4
 43.9
 Хлоршдрат 	|
 [
 0,01
 0,05
 0,10
 41.6
 59.6
 29,0
 29,4
 22,9
 29.0
 71.0
82,5
 13.9
 55.9
67,4
 J  1олиа  криламид  .  		<
 f
 0,01
 0,05
 0,10
 36.2
 54.3
 63.4
 28,0
 19.0
 17.0
 64.2
 73.3
 80.4
 49.1
 58.2
 65.3
 пиву  почвы  приобретают  более  высокую  гидрофобность,  чем
тижелосуглинистая,  а  тем  более  глинистая  почва.
 При  создании  макроагрегатного  слоя  с  помощью  поверх¬
ностно-активных  веществ  изменяются  гидрофобные  свойства
почвы,  что  должно  сказаться  на  ее  водно-физических  свойствах.
Ясно,  что  такого  рода  гидрофобизация  в  реальной  почве  не
имеет  смысла,  так  как  это  привело  бы  к  почти  полному  прекра¬
щению  впитывания  почвой  и  фильтрации  жидких  осадков  и  та-
	 		 			 вод.
 Для  улучшения  водно-физических  условий  в  почве  жела¬
тельно  создать  такой  слой  агрегатов,  который  пропускал  бы
иоду  в  нижние  слои,  но  предохранял  бы  почвенную  влагу  от  фи-
шчсского  испарения.
 13 	этой  связи  было  изучено  влияние  толщины  гидрофобного
>  I  руктурного  слоя,  размеров  гидрофобных  агрегатов,  концентра¬
ции  ПАВ  в  почве  и  гидрофобизирующих  свойств  ПАВ  на  водо-
прочпость  и  испарение.
 Исследования  проведены  в  цилиндрических  трубках,  ниж¬
нюю  часть  которых  заполняли  размолотой  почвой  при  плот¬
ности  1,1  г/см3.  На  поверхность  плотной  размолотой  почвы  на¬
носили  слой  гидрофобных  агрегатов  в  20  мм.  На  гидрофобный
слон  подавали  воду  при  поддержании  гидростатического  давле-
нн»  1П  мм.  Избыток  влаги  стекал  через  отводную  трубку.  Неко-
'iopi.ii'  дпнные  приводим  в  табл.  43  и  44.
 125

Таблица  43
 Скорость  впитывания  воды  агрегатным  и  подагрегатный  слоями
 (в  мм/сек)
 Количество  препаратов  {%  от  веса
воздушно-сухоЛ  почвы)
 Агрегаты  3—0,25
МЛ1
 Агрегаты  7—0.25
м  и
 агрегатный
 слой
 подагрегатный
 слой
 ai  рсгатный
слой
 подагрегатный
 слой
 ПАА  0,1  и  хлоргидрат  0,1
 0,018
 0,019
 0,024
 0,059
 ПАА  0,1  и  хлоргидрат  0,05
 0,025
 0,031
 0,026
 0,054
 ПАА  0,1  и  хлоргидрат  0,01
 0,042
 0,036
 0,031
 0,052
 ПАА  0,1
 0,041
 0,056
 0,035
 0,053
 Таблица  44-
 Количество  впитанной  воды
(в  мм)
 Количество  препаратов  {%  от  веса
воздушно-сухой  почвы)
 Arpei  аты  3—0,25  мм
 Агрегаты  7—0,25  мм
 общее  коли¬
чество
 агрегатный
 слой
 подагрегатный
 слой
 общее  коли¬
чество
 агрегатный
 слой
 подагрегатный
 СЛОЙ
 ПАА  0,1  и  хлоргидрат  0,1  ....
 10,9
 5,3
 5,6
 24,6
 7.2
 17,6
 ПАА  0,1  и  хлоргидрат  0,05  ,
 16,8
 7,4
 9,4
 24,0
 7,8
 16,2
 ПАА  0,1  и  хлоргидрат  0,1  .  .  .  ,
 23,6
 12,7
 10,9
 24,7
 9,2
 15,5
 ПАА  0,1
 28,3
 12,4
 15,9
 26,4
 10,6
 15,8
 Из  данных  таблиц  видно,  что  по  мере  снижения  количества
вносимого  хлоргидрата  (ПАВ)  возрастает  скорость  впитывания
воды  агрегатами  верхнего  и  нижележащего  слоев.  Это  откры¬
вает  возможность  регулирования  скорости  впитывания  воды
путем  изменения  соотношения  между  количеством  ПАА  и  ПАВ,
вносимых  в  почву.  При  этом  достигается,  с  одной  стороны,
укрупнение  агрегатов,  а  следовательно,  и  размеров  пор  между
ними,  с  другой  стороны,  обработанный  ПАВ  и  ПАА  слой  быстрее
высыхает  и  служит  мульчслоем,  снижающим  испарение  из  влаж¬
ных  нижележащих  слоев.
 Столь  же  интересны  влияния  слоев  структурной  гидрофобной
почвы  на  физическое  испарение  влаги  из  почвы.  Последняя
в  опытах  подверглась  растиранию  и  просеиванию  через  сито>
с  диаметром  отверстий  1  мм.  Затем  почва  набивалась  в  трубки.
Верхние  же  2  см  оструктуривали  полиакриламидом,  поверхност-
 126

мо-активным  веществом  или  сочетанием  тех  и  других.  Скорость
испарения  воды  из  почвы  определяли  взвешиванием  трубок  че-
1>(\»  определенные  интервалы  времени.  Полученные  данные  сви-
ютсльствуют  о  том,  что  сантиметровый  слой  структурной  гидро-
<|юбизированной  почвы  послужил  мульчирующим  слоем  и  сни-
!ил  испарение  по  сравнению  с  неоструктуренным  и  оструктурен-
Ш.1М  контролем  на  52,9  и  44,4%,  а  двухсантиметровый  слой  —
соответственно  на  75,3  и  70,8%.
 Гидрофобные  агрегаты  размерами  3—0,25  мм,  содержащие
0,1%  хлоргидрата,  по  сравнению  с  крупными  агрегатами  сни-
шли  испарение  в  3,6  раза,  а  по  сравнению  с  неоструктуренным
и  оструктуренным  контролями  —  соответственно  на  12,8  и  11,5%.
И  »  приведенных  данных  можно  видеть,  что  внесение  в  почву
ПАВ  и  последующее  ее  оструктуривание  открывают  возмож¬
ности  регулированяя  испарения  из  почвы,  а  следовательно,  и  ее
полного  режима.
 Структура  почвы  и  ее  водный  режим.  Для  обеспечения  наи¬
более  полного  запаса  влаги  й  почве  требуется  достаточно  высо¬
кий  ее  водопроницаемость.  Изучение  равновесной  скорости  филь-
■  |>с|ции  агрегатами  в  1—2  мм  из  обыкновенного  глинистого  чер¬
нозема  и  в  колонке  из  микроагрегатов  показало,  что  почва  из
чистых  агрегатов  указанных  размеров  при  плотности  их  упа¬
ковки  <  1,0  г/см3  способна  пропустить  до  1600  мм  осадков  в  час,
.1  почва,  состоящая  из  микроагрегатов  0,25  мм,  пропускает  ме-
псо  1  мм/час.  Ясно,  что  макроагрегатная  почва  способна  погло-
I  пт|>  воду  дождей  ливневого  характера,  в  то  время  как  микро-
;мрегатная  почва  не  успевает  поглотить  воду  даже  морЪсящих
мождей.  Это  заключение  подтвердилось  при  изучении  скорости
фильтрации  на  образцах  почвы,  взятых  в  ненарушенном  состоя¬
нии  в  Воронежской  области  (обыкновенный  глинистый  черно-
icm).  И  в  данном  случае  высокая  скорость  фильтрации  сохра¬
няется  в  течение  многих  часов.
 Важной  характеристикой  почвы  является  скорость  капил¬
лярной  влагопроводности.
 От  капиллярной  влагопроводности  в  одних  случаях  зависит
проходная  часть  водного  баланса  (когда  речь  идет,  например,
<•  подъеме  грунтовых  вод  к  корнеобитаемой  зоне  почвы);вдру-
 • 	п\  -  -величина  капиллярной  влагопроводности  определяет  ско-
(мч  ть  иссушения  почвы  в  результате  физического  испарения.
1\  шлющей  является  скорость  капиллярной  влагопроводности
|>  юно  корневого  иссушения  почвы,  а  следовательно,  и  влаго-
,||.(тнсченность  растений.  Для  рассматриваемой  характеристики
 • 	'Нрсдсляющим  является  влагосодержание  в  почве.  Ясно,  что,
починяя  от  максимальной  гигроскопической  влажности,  скорость
к.'шпллярной  влагопроводности  до  определенного  уровня  увлаж¬
нения  тем  выше,  чем  больше  влаги  содержится  в  почве.  Однако
■I  и  них  условиях  физика  почв  оказывает  заметное  воздействие
п.-i  скорость  движения  влаги.
 127

ладать  пористостью  около  45%.  Такая  же  плотность  и  порис¬
тость  должны  быть  характерны  и  для  макроагрегатосв,  так  как
оии  обычно  состоят  из  микро  агрегатов.
 Рассмотрим  далее  почву,  отстоящую  сплошь  из  макроагре¬
гатов,  в  которой  мы  имеем  три  типа  пор:  1)  между  .первичными
частицами  внутри  микроалрегатов;  2)  между  микроагрегатами
внутри  макроагрегатосв;  3)  «между  макроагрегатами.  Такая  ма¬
кроагрегат,ная  почва  характеризуется  низкой  .плотностью  и  весь¬
ма  высокой  пористостью  (р  =  1,1  г/см?,  Р  =  60%).
 Примененная  схема  идеальной  почвы,  состоящей  из  шаров
разных  размеров,  имеет  мало  общею  с  реальными  почвами.
Минеральные  частицы  почвы  обычно  бывают  самой  разнообраз¬
ной  формы  и  лишь  в  виде  редкого  исключения  —  шаровидной.
Кроме  того,  в  лоч!вах,  за  исключением  грубых  и  среднезернистых
•песков,  отвечается  значительное  разнообразие  частиц  по  разме¬
рам.  Тем  не  менее,  к  р  атмотрению  схемы  идеальной  почвьг
имеются  основания.  В  меньшей  степени  эта  схема  применима  к
почпвам,  состоящим  из  первичных  частиц.  Но  таких  почв,  как
было  указано  вьгше,  среда  культурных  земель  сравнительно
мало:  песчаные,  солонцы,  солонцеватые  и  некоторые  другие.
 Микроагрегаты  в  почве  в  большей  степени  соответствуют
условиям  идеальной  «почвы,  так  как  их  форма  приближается  к
шаровой  и  размеры  их  очень  близки,  так  что  одни  микроагре¬
гаты  не  укладываются  в  порах  между  другими.  То  же  можно
сказать  и  о  макроагрегаггных  почвах.
 Из  данных,  приведенных  в  табл.  45,  видно,  что  в  зависимости
от  -природы  структуры  почвы  плотность  ее  меняется  в  весьма
широких  пределах.  У  обыкновенных  глинистых  черноземов
с  ясно  выраженной  макроструктурой  плотность  почвы  в  пахот¬
ном  слое  не  бывает  более  1,0—1,1  г/см3.  У  суглинистых  серозе¬
мов  с  хорошо  выраженной  микроструктурой  объемный  вес  даже
в  пределах  пахотного  слоя  .при  предельном  уплотнении  доходит
до  1,5—1,6  г/см3.  Плотность  почвы  в  пахотном  слое  других  типов
занимает  промежуточное  положение.  В  более  глубоких  слоях,
где  по  той  или  иной  причине  порода  лишена  и  микроструктуры*
отмечаются  плотности  до  2,0  г/см3.
 Таким  образом,  случаи,  изложенные  при  рассмотрении  схемы
идеальной  почвы,  встречаются  в  цриродных  почвах,  что  свиде¬
тельствует  о  правомерности  использования  схемы'укладки  шаров
при  решении  некоторых  вопросов  физики  почв.
 Можно  отметить  ряд  работ,  авторы  которых  пытались  про¬
вести  оценку  почв  но  их  плотности.  Н.  А.  Качинский  находит,
что  плотность  пахотного  слоя  нормальных  почв  должна  коле¬
баться  в  пределах  от  1,0  до  1,4  г/см3,  и  в  соответствии  с  этим
характеристика  почвы  меняется  от  культурной  до  сильно  уплот¬
ненной.  Автор  не  учитывает,  что  для  структурных  черноземов
плотность  1,3—1,4  г/см3  не  удается  длительно  сохранить  даже
после  искусственного  уплотнения,  в  то  время  как  для  типич-
 134

Таблица  45
 Плотность  пахотного  слоя  некоторых  почв  страны
 Почвы
 Горизонт,
глубина  {см)
 р
 (ZfCMs)
 р  (%)
 Автор  данных
 Дерново-слабоподзоли-  (
стая  суглинистая  на  |
моренном  суглиике  1
 Ал,  0-10
Ап,  0-20
 1,32
 1,35
 50,0
 49,9
 1
 1'  Н  И  Кочурова
 Дерново-слабоподзоли-  (
стая  суглинистая  \
 А„,  0—10
Ап%  10—20
 1,29
 1,37
 49,8
 50,1
 ]
 ^  П.  В  Вершинин
 Подзолисто-глеевая
Темно-серая  с  признаками
заболачивания
Обыкновенный  глннистый
 В  45—50
В  35—70
 А„,  0-15
 1,98
 1,90—
 2,00
 0,92
 28,3
 27—29
 64,5
 JL  П.  Розов
А  А.  Роде
 И.  Б  Ревут
 чернозем
 Карбонатный  тяжелосуг-  (
линистый  чернозем  <
Молдавии  *  1
 А„,  0  -10
10—20
 1,19
 1,27
 —
 1
 |  С.  С.  Герасимович
 Темно-каштановая  сугли-  (
нистая  \
 0—10
 10-20
 1,19
 1,25
 54,4
 53,6
 ]
 [  Б.  II.  Мичурин
 Сероземы  светлые  нео-  /
рошаемые  \
 Сероземы  светлые  ста-  Г
роорошаемые  \
 0—10
30—50
 0—15
 30—50
 1,19
 1,21
 1,35
 1,45
 54,6
 54,2
 49,0
 45,5
 ’
 ,  В.  В.  Чербарь
 ных  орошаемых  сероземов,  даже  «бывших  длительное  ©ремя  ©
культуре,  исключена  плотность  ниже  1,3—1,5  г!см3.  Уплотнен¬
ные  же  сероземы  нередко  обладают  плотностью  выше  1,5  г!см3
(табл.  46).  Эти  особенности  .в  «плотности  различных  типов  .не  мо¬
гут  полностью  изменяться  приемами  .механической  обработки,
так  iKa'K  для  м-ногих  культур  обработка  в  (процессе  вегетации  не¬
возможна.
 Интересны  данные  Г.  Г.  Смородина  до  характеристике  пахот¬
ного  слоя  черноземов  лесостепи  южного  Предуралья  (табл.  46).
 Приведенные  данные  позволяют  заключить,  что  плотность
почвы  является  поняяпием  шочовенш-зональным.  Автор  вполне
основательно  относит  дачвы  Пре?дуралья  с  объемным  весом  1,1—
1,3  г/см3  к  плотным,  так  как  плотнее  они  не  бывают.  Однако
совершенно  ясно,  что  для  сероземов  и  многих  подзолистых  «почв
чакие  показатели  характерны  при  рыхлом  сложении  почвы.
Данные  ин»тере1сны  и  лотому,  что  они  позволяют  сделать  заклю¬
чение  о  тесной  корреляции  между  плотностью  и  другими  водно-
фп  ш  чески  мм  и  мехавдичеюкими  характеристиками  почвы.
 Такие  же  плотности  наблюдаются  на  целинных  и  вновь  рас-
пах.шпых  землях  Северного  Казахстана  на  карбонатных  чернозе¬
мах  и  других  разностях.  Причем  во  «всех  случаях  наблюдается
посмип  пысакое  содержание  структурных  отдельностей  «при  су-
 135

Наши  данные,  полученные  совместно  с  Н.  П.  Поясовым,  убе¬
дительно  свидетельствуют  о  том,  что  в  колонках  почвы,  сложен¬
ных  агрегатами  разных  диаметров,  скорость  капиллярной  влаго-
проводности  существенно  различна.  Микроагрегатная  почва
обладает  скоростью  капиллярного  поднятия  в  6—8  раз  более  вы¬
сокой,  чем  образец  из  агрегатов  в  3—5  мм,.
 С.  И.  Долгов  в  1949  г.  показал,  что  частицы  и  микроагре¬
гаты  <  0,25  мм  обладают  большей  высотой  капиллярного  под¬
нятия,  чем  макроагрег'атные  почвы;  агрегаты  1—2  мм  показали
наименьшую  высоту  поднятия  воды.  Это,  естественно,  не  может
не  отразиться  на  скорости  притока  влаги  из  слоев  со  значи¬
тельным  влагосодержанием  к  зоне  иссушения.
 В  литературе  приведены  многочисленные  данные  по  сравни¬
тельному  изучению  скорости  испарения  почвенной  влаги  в  струк¬
турной  и  микроструктурной  почвах.
 А.  И.  Ахромейко,  подробно  исследовавший  процессы  испаре¬
ния  влаги  из  структурной  и  бесструктурной  почв,  делает  вывод
о  том,  что  при  влажности  почвы,  равной  ее  полной  влагоем-
кости,  если  влага  поступает  снизу,  структурная  почва  испаряет
воды  несколько  больше,  чем  микроструктурная.  При  постепенпо
убывающей  влажности  испарение  из  обеих  почв  проходило  при¬
мерно  одинаково,  при  40—35%  от  полной  влагоемкости  распы¬
ленная  почва  испаряет  воду  с  большей  скоростью,  чем  структур¬
ная,  а  при  влажности  меньше  35%  структурная  почва  опять
испаряет  воды  больше,  но  само  испарение  при  этом  очень  неве¬
лико.
 Таким  образом,  когда  в  структурной  почве  содержится  опти¬
мальное  для  роста  растений  количество  влаги,  она  испаряет  ее
экономнее,  чем  распыленная.  Этот  вывод,  несомненно,  свидетель¬
ствует  о  том,  что  структурная  почва,  с  точки  зрения  непроизво¬
дительного  расходования  влаги  на  физическое  испарение,  яв¬
ляется  более  совершенной  системой,  чем  микроструктурная  или
бесструктурная.
 С.  Н.  Рыжов  и  В.  3.  Богомолов  изучали  зависимость  ско¬
рости  почвенного  испарения  от  структуры  верхнего  слоя  на  тер¬
ритории  ТСХА  методом  лизиметров  и  мелких  делянок.  Авторы
пришли  к  выводу,  что  только  в  первый  период  сушки  увлаж¬
ненной  почвы  из  агрегатной  почвы  теряется  больше  влаги.  В  по¬
следующие  периоды  быстрее  сохнет  распыленная  почва.  Выводы
из  аналогичных  опытов  П.  П.  Мельничука  также  говорят  о  по¬
ложительной  роли  структуры  в  сохранении  почвенной  влаги.
Почти  аналогичные  результаты  получил  А.  Н.  Урсулов,  изучав¬
ший  скорость  испарения  из  почвы  в  кристаллизаторах  с  раз¬
ными  фракциями  агрегатов  тяжелосуглинистого  чернозема.
 В  настоящее  время  накоплены  многочисленные  данные  по
зависимости  физического  испарения  от  структурного  состояния
почвы.  Эти  материалы  мы  рассмотрим  в  главе  о  водном  ре¬
жиме  почвы.
 128

ФИЗИЧЕСКИЕ  И  БИОЛОГИЧЕСКИЕ  УСЛОВИЯ  В  ПОЧВЕ
В  ЗАВИСИМОСТИ  ОТ  ЕЕ  СТРУКТУРНОГО  СОСТОЯНИЯ
 Плотность  (объемный  вес)  почвы  в  зависимости  от  ее  струк¬
турного  состояния.  Наиболее  существенно  структура  почвы  ска¬
зывается  на  ее  плотности,  а  также  на  поровом  пространстве,
т.  е.  на  объеме  пор  и  распределении  их  по  размерам.  Часто  со¬
вокупность  названных  характеристик  почвы  называют  ее  сло¬
жением.
 Плотность  почвы  является  ее  основной,  наиболее  существен¬
ной  физической  характеристикой.  Нет  ни  одного  вида  механиче¬
ской  обработки  почвы,  который  не  оказывал  бы  существенного,
воздействия  на  ее  плотность.  В  свою  очередь  плотность  наклады¬
вает  отйечаток  на  весь  комплекс  физических  условий  в  почве;
на  ее  водный,  воздушный,  тепловой  режимы,  а  следовательно,  и
на  условия  биологической  деятельности.  Можно,  например,  ука¬
зать,  что  как  в  нашей  стране,  так  и  за  рубежом  вся  система
обработки  почвы  рассматривается  прежде  всего  с  точки  зрения
регулирования  плотности  почвы.
 Известно,  что  под  плотностью  принято  понимать  вес  абсо¬
лютно  сухой  почвы  в  единице  объема.  Таким  образом  опреде¬
ляется,  во  сколько  раз  сухая  почва  при  естественном  залегании
легче  или  тяжелее  воды,  плотность  или  удельный  вес  которой
при  +4°С  равен  1.  Из  этого  определения  следует  размерность
этой  характеристики  —  г/сма.
 Методы  определения  объемного  веса  почвы  также  вытекают
из  приведенного  определения.  Задача  состоит  в  том,  чтобы
извлечь  образец  почвы  известного  объема,  но  без  нарушения
естественного  строения  почвы,  взвесить  его,  определить,  сколько
1»о  взятом  образце  содержится  воды,  по  разности  между  общим
несом  образца  и  весом  содержащейся  воды  определить  вес  аб¬
солютно  сухой  почвы.  Частное  от  деления  веса  сухой  почвы  на
объем,  занимаемый  ею,  дает  плотность  в  г/см3.
 В  настоящее  время  предложено  много  методов  определения
объемного  веса  почвы.  Подробное  их  описание  можно  найти
и  соответствующих  методических  руководствах.  Здесь  мы  упомя¬
нем  лишь  некоторые  из  них.
 Если  речь  идет  о  взятии  образца  почвы  с  ненарушенным
ггроением,  то  важным  условием  для  определения  плотности
почвы  являются  достаточно  большие  габариты  образца.  Такое
фсбование'  обусловлено  особенностями  строения  почвы  (нали¬
чие  включений,  трещин,  проходов  землероев  и  др.)  и  необходи¬
мостью  учета  их  в  образце.  Поэтому  следует  пользоваться  ци¬
линдрами  диаметром  в  100—150  мм.  Что  касается  высоты
цилиндра,  то  в  зависимости  от  задачи  исследования  она  может
колебаться  в  пределах  от  20  до  200  мм.
 Важно  все  основные  данные  по  анализу  получать  в  поле,  что
открывает  возможность  установления  необходимого  числа  по-
 5  Физика  почв
 129

вторностей.  Ниже  приводим  описание  методики,  получившей
лроверку  в  многочисленных  исследованиях  АФИ.
 В  характерном  для  поля  месте  закладывают  разрез,  глубина
которого  на  50  см  превышает  глубину  взятия  образцов.  Опреде¬
ление  ведут  сверху  вниз.  При  этом  применяют  стальной  цилиндр
диаметром  112  мм  и  высотой  100  мм.  Объем  образца,  взятого
таким  цилиндром,  составляет  около  1000  см3.  Для  лучшего  вхо¬
ждения  цилиндра  в  почву  нижние  его  края  по  внешней  окруж¬
ности  заточены.  На  цилиндр  надевается  массивная  крышка,  уда¬
рами  по  которой  его  заглубляют  в  почву.
 Затем  цилиндр  откапывают,  лишнюю  землю  срезают  ножом
так,  чтобы  почва  была  вровень  с  краями  цилиндра,  и  тут  же
в  поле  взвешивают  цилиндр  с  почвой.  После  этого  извлекают  всю
почву  на  лист  плотной  бумаги,  тщательно  перемешивают  ее  и
■без  задержки  берут  в  алюминиевые  бюксы  пробы  почвы  для
определения  ее  влажности.  Определение  плотности  обычно  про¬
изводят  в  3—6  повторностях.  Большее  число  определений  про¬
изводят  в  тех  случаях,  когда  почва  по  плотности  неоднородна,
что  устанавливается  при  взвешивании  цилиндров  с  почвой.
 Плотность  почвы  необходимо  знать  для  определения  запасов
влаги  в  ней,  для  расчета  дозы  удобрений,  потребного  количества
извести  для  известкования  и  гипса  при  гипсовании  и  т.  д.  Ясно,
что  для  знания  динамики  плотности  в  пределах  пахотного  слоя
определения  следует  повторять  3—5  раз  за  лето.
 Важной  характеристикой  твердой  фазы  почвы  является  ее
удельный  вес.  Без  знания  последнего  невозможно  определить
юбъемное  распределение  фаз  в  почве.
 Под  удельным  весом  почвы  (d)  понимают  отношение  веса
почвы  в  абсолютно  сухом  состоянии  к  весу  воды  в  объеме  твер¬
дых  частиц  почвы.
 С  плотностью  почвы  и  ее  удельным  весом  функционально
связана  ее  пористость,  или  часть  объема,  занятая  порами.  Это
можно  видеть  из  приводимого  ниже  уравнения:
 d
 где: 	р  —  плотность  почвы,  d—удельный  вес,  р  —  часть
 объема,  занятая„  порами,  ц,  —  часть  объема,  занятая  твердой
частью  почвы.
 Чем  выше  объемный  вес  или  плотность  почвы,  тем  меньшая
-ее  часть  приходится  на  поры,  занятые  воздухом.  У  влажной
почвы,  чем  она  плотнее,  тем  меньше  пор  остается  для  воды  и
воздуха.
 Для  нормального  хода  микробиологических  процессов  и  жиз¬
недеятельности  высших  растений  пористость  почвы  не  должна
опускаться  ниже  известного  уровня.  Почвенные  поры  служат
своеобразными  емкостями  для  воды.  И  если  этих  пор  мало  или
 130

размеры  их  чрезмерно  малы,  то  в  почве  не  хватает  воды  для
поддержания  жизненных  процессов.  Пористость  почвы  обычно
рассчитывается  по  данным  об  объемном  и  удельном  весе  почвы.
Если  объем  рассматриваемого  образца  почвы  будет  принят  за
единицу,  то  пористость  Р  находят  из  следующей  формулы:
 Буквенные  обозначения  нам  уже  известны.
 Рассмотрим  пример,  когда  плотность  р=1,4  г/см3,  а  удель¬
ный  вес  ее  2,65,  тогда  Р=  1 	=  0,47,  или  47%  от  всего
 объема  почвы.
 Удельный  вес  почвы  зависит  от  минералогического  состава  и
содержания  в  ней  органических  веществ.  В  почвах  с  высоким
содержанием  гумуса  удельный  вес  твердой  фазы  несколько
ниже,  чем  в  малогумусцых  почвах.  В  наиболее  частых  случаях
удельный  вес  твердой  фазы  колеблется  в  пределах  от  2,5  до  2,7,
 Для  определения  удельного  веса  твердой  фазы  почвы  приме¬
няют  пикнометрический  метод.  Для  анализа  берут  среднюю
пробу  воздушно-сухой  почвы,  растирают  ее  в  ступке  и  пропу¬
скают  через  сито  с  отверстиями  1  мм.  Вес  пробы  должен  состав¬
лять  10—15  г.
 Вес  образца  определяется  просто,  в  то  время  как  определе¬
ние  объема  связано  с  известными  трудностями.  Различные  ме¬
тоды  отличаются  по  точности  и  трудоемкости  определения.
 Все  методы  определения  объема  твердой  фазы  навески  почвы
могут  быть  подразделены  на  весовые  и  объемные  способы  с  при¬
менением  полярных  или  неполярных  жидкостей.  Э.  Реппо  реко*
мендует  для  почвенных  образцов  и  навесок  грунта  в  качестве
наиболее  универсального  весовой  метод  с  применением  неполяр¬
ных  жидкостей  (четыреххлористый  углерод,  бензол,  ксилоде
и  др.).  В  частности,  для  засоленных  почв  рекомендован  бензин.
 Приведем  схематическое  описание  метода  определения  удель¬
ной  плотности  почвы  (относительной  плотности  твердых  частиц),
рекомендованного  Э.  Реппо*.
 Навеску  почвы  сушат  в  бюисах  в  течение  5  часов  при  t  =
=  105°  С.  Горячую  навеску  быстро  переносят  через  стеклянную1
воронку  в  сухой  пикнометр  и  закрывают  пробкой.  Пикнометр  с
навеской  взвешивают  на  технических  весах.  Пикнометр  запол¬
няют  до  половины  его  объема  бензином,  взбалтывают,  в  откры¬
том  виде  ставят  в  вакуумную  установку  и  в  течение  5—10  ми¬
нут  кипятят  пикнометр,  а  затем  включают  мотор.  На  следующее
утро  пикнометр  вынимают  из  вакуумной  установки,  дополняют
до  меткий  закрывают  пробкой  и  на  штативе  опускают  в  ванну
 * 	Другие  методы  определения  удельного  веса  почвы  можно  найти  в  лю¬
бом  лрактикуме  по  физике  (почв.
 5*
 131

ультратермостата  с  температурой  воды  20°  С.  Туда  же  помещают
еще  2  пикнометра:  один  с  .бензином  для  определения  его  плот¬
ности,  другой—'контрольный  с  той  же  жидкостью  и  с  термомет¬
ром.  Температуру  во  всех  пикнометрах  определяют  по  термо¬
метру  в  контрольном  пикнометре.
 Когда  температура  на  контрольном  термометре  достигает
20°  С  и  не  изменяется  в  течение  10—15  мин.,  приступают  к  до¬
ливанию  пикнометра  с  помощью  пипетки,  «низу  оттянутой  в  ка¬
пилляр.  Затем  пикнометры  из  ультратермостата  вынимают,  об¬
тирают  сухой  салфеткой  и  взвешивают.
 Объем  взятой  навески  твердой  фазы  почвы  измеряется  ло
объему  вытесненной  жидкости.  Наиболее  распространен  весовой
способ  определения  объема  по  формуле:
 (т,  +  т2)  —  т3
v  ~  d
 где: 	V  —  искомый  объем  вытесненной  жидкости,  т,—вес
 пикнометра  с  жидкостью,  долитой  до  метки,  т2  —  овес  навески
в  пикнометре,  т3—вес  лиинометра  с  навеской  и  жидкостью,  до¬
литой  до  метки,  d  —  относительная  плотность  жидкости.
 Пользуясь  описанным  методом,  Э.  Регию  установил  интерес¬
ные  закономерности  в  зависимости  относительной  плотности
твердой  фазы  почвы  от  содержания  в  ней  гумуса.
 Автор  утверждает,  что  при  содержании  в  почве  органического
вещества  от  0  до  9%  средняя  относительная  плотность  твердых
частиц  снижается  на  0,03%,  а  содержание  гумуса  повышается
на  1%.
 Зная  объемный  вес  почвы,  ее  влажность  и  удельный  вес,  мы
свободно  рассчитываем  части  объема,  занятые  тремя  фазами
почвы:  твердой,  жвдкой  и  газовой.  Распределение  фаз  может
выражаться  как  в  долях  единицы,  так  и  в  процентах  от  всего
объема  образца.  Последний  способ  их  выражения  предпочти¬
тельнее.
 Посмотрим,  какие  плотности  теоретически  могут  существо¬
вать  в  различных  почвах.  Анализ  возможных  плотностей  почвы
может  быть  осуществлен  на  основе  рассмотрения  модели  иде¬
альной  почвы,  частицы  которой  состоят  из  шаров  одного  раз¬
мера.
 Для  систем,  состоящих  из  таких  шаров,  можно  себе  пред¬
ставить  два  типа  упаковки.  Как  показано  на  рис.  28,  при  куби¬
ческой  ,упаковке  шаров  мы  имеем  наиболее  рыхлое  их  сложение.
Шары  уложены  так,  что  линии,  соединяющие  их  центры,  обра¬
зуют  кубы,  и  каждый  шар  соприкасается  с  шестью  другими
шарами.  Расчет  показывает,  что  в  .такой  системе  объем,  зани¬
маемый  самими  шарами,  составляет  52,4%,  а  объем  воздушных
пор  между  шарами  —  47,6%  от  общего  объема  системы.
 Значительно  более  -плотной  является  гекеаюнальная  упа¬
ковка.  Центры  шаров  укладывают  по  углам  тетраэдров.  Каж-
 132

дый  шар  соприкасается  с  12  соседними  шарами.  На  долю  шаров
приходится  74%,  а  на  долю  пор  —  26%  от  общего  объема  си¬
стемы.
 Само  собой  разумеется,  что  между  двумя  крайними  фор¬
мами  упаковки  могут  встречаться  переходные  отт>днюй  к  другой.
Необходимо,  однако,  учитывать,  что  в  любой  дисперсной  си¬
стеме  выражена  тенденция  к  максимальному  уплотнению,  что
соответствует  минимуму  свободной  энергии.  Следовательно,  в
почве  также  должна  быть  выражена  тенденция  к  уплотнению.
Бели  -почва  состоит  из  первичных  механических  частиц  и  нахо¬
дится  в  состоянии  максимального  уплотнения,  тогда  на  долю
твердой  фазы  приходится  74%  объема,  а  на  долю  noip  —  26%
от  всего  объема  почвы.  В  этом  случае  объемный  вес  почвы  со¬
ставляет  2,0  г/см3.
 Рис.  28.  Шарообразные  частицы  в  кубической  (/),
гексагональной  (2)  упаковках.
 Таким  образом,  почва,  состоящая  из  первичных  механиче¬
ских  элементов,  в  пределе  может  достигать  плотности  2,0  г/см?,
а  ее  пористость  снижается  до  26%  от  объема  почвы.  Такой  же
плотности  достигают  и  отдельные  микроагрегаты  почвы,  по¬
скольку  они  состоят  из  первичных  частиц.
 Далее,  представим  теперь  почву,  целиком  состоящую  из  ми¬
кроагрегатов.  Эта  почва  должна  быть  заметно  менее  плотной,
более  пористой,  чем  предыдущая,  потому  что  «шары»,  слагаю¬
щие  ее,  тоже  не  сплошные,  а  пористые.  В  этой  почвенной  си¬
стеме  легко  обнаружить  по  крайней  мере  два  типа  пор:  внутри
микроагрегатов  (между  первичными  частицами  —  самые  мелкие)
и  между  микроагрегатами.  В  этом  случае  плотность  р,  по  пред¬
ложению  Б.  Н.  Мичурина,  определяется  по  уравнению:
 Р  =  (0,74)3  d,
 где  d  =  удельный  вес  или  относительная  плотность  твердых
частиц  почвы;  при  d  =  2,7  плотность  этой  системы  будет  коле¬
баться  в  пределах  1,5—1,6  г/слР.  Следовательно,  почва,  состоя¬
щая  из  микроагрегатов  в  предельном  уплотнении,  должна  об-
 133

Таблица  46
 Показатели  сложения  пахотного  слоя
 Сложение
 Показатели
 очень
 рыхлое
 рыхлое
 уплотнен¬
 ное
 плотное
 Плотность  (р),  г/см3  .  .  .
 0,8
 7
 00
 о
 1,0—1,1
 1,1—1  ,з
 Скважность  (Р),  %  .  .  .  .
 65
 60—65
 55—60
 50—55
 Твердость,  кг/см2.  .
 8
 8—12
 12—16
 16-20
 Содержание  агрегатов
>0,25  мм
 53—56
 53-60
 60—63
 63—70
 Водопроницаемость,  мм/час
 150—200
 100-150
 50—100
 5
 Удельное  сопротивление,
кг/см2
 0,2—0,3
 0,3—0,4
 0,4—0,5
 0,5—0,7
 хам  рассеве  образцов.  Это  с  несомненностью  подтверждает
наше  заключение  о  том,  что  плотность  почвы  является  функ¬
цией  ее  структурного  состава.
 Наши  (многочисленные  определения  показали,  что  для  обык¬
новенного  глинистого  чернозема  Воронежской  области  нормаль¬
ной  является  плотность  1,0  г!см?,  причем  даже  весной,  после
окончания  снеготаяния,  на  лоле  озимой  пшеницы  мы  не  обнару¬
живали  плотности  выше  0,95—1,0  г!см3.  Эти  данные  говорят  о
том,  что  плотность  почвы  следует  рассматривать  как  характери¬
стику,  тесно  связанную  с  содержанием  гумуса  и  макроагрегат-
ных  элементов  в  почве.
 Плотность  пахотных  слоев  имеет  хорошо  выраженную  дина¬
мику  во  времени.  В  наиболее  рыхлом  состоянии  пахотный  слой
пребывает  сравнительно  недолго—сразу  после  очередной  обра¬
ботки  почвы.  Затем  начинается  «самоуплотнение»  почвы,  кото¬
рое  выражено  тем  ярче,  чем  ниже  структура  почвы,  чем  больше
осадков  выпадает  после  обработки,  а  также  в  зависимости  от
вида  обработки  и  качества  ее  выполнения.  Многие  почвы  срав¬
нительно  быстро  достигают  известной  плотности  и  в  дальней¬
шем  сравнительно  мало  меняются.  Эту  плотность  мы  называем,
равновесной.  Величина  равновесной  плотности  является  важной
физической  характеристикой  каждой  почвы.
 Из  приведенных  выше  уравнений  можно  было  видеть,  что
чем  выше  плотность,  тем  ниже  общая  пористость  почвы.  Сле¬
довательно,  в  макроструктурных  почвах  большая  часть  объема
почвы  приходится  на  поры,  в  то  время  как  в  микроструктурных
воздушные  поры  занимают  половину  или  даже  меньшую  часть
всего  объема.
 Очень  важно  подчеркнуть,  что  дело  не  только  в  количестве
пор  и  общем  их  объеме  или  в  пористости  почвы.  Не  менее,  а  в
ряде  случаев  и  более  важное  значение  имеет  количественное
распределение  пор  по  размерам.  В  том  случае,  когда  почва  со¬
стоит  из  микроаирегатов,  а  тем  более  из  первичных  частиц,.
 135

поры  между  ними  также  малы  и  удерживают  в  л  ату,  не  откры¬
ваясь  для  газообмена  при  увлажнении  почвы.  Газообмен  и  воз¬
духообмен  в  таких  почвах  начинается  тогда,  когда  они  доста¬
точно  иссушены  и  в  них  не  хватает  влаги  для  активной  жизне¬
деятельности  микроорганизмов  и  развитая  растений.
 В  почве  с  макроагрегатами  картина  существенно  иная.  Здесь
влага  может  быть  внутри  макроагрвгатов,  а  также  в  стыках
между  ними.  Основная  же  часть  крупных  межаирегатных  пор
после  обильного  увлажнения  сравнительно  быстро  освобож¬
дается  от  воды  и  они  заполняются  воздухом.
 По  данным  А.  Г.  Дояренко,  полущенным  им  еще  в  20-х  го¬
дах,  можно  видеть,  что  если  в  почве,  сложенной  из  агрегатов
меньше  0,5  мм,  крупных  некапиллярных  пор  всего  2,7%,  то  в
почве  с  комочками  2—5  мм  таких  пор  35—39%  от  объема
почвы.  Вода  в  таких  крупных  порах  находится  под  влиянием
сил  гравитации,  под  действием  которых  она  быютро  стекает,
освобождая  поры  для  аэрации.  Именно  по  освободившимся  по¬
рам  протекает  процесс  отвода  образующегося  в  .почве  углекис¬
лого  газа  и  приток  атмосферного  кислорода.
 Насколько  отсутствие  крупных  пор  в  почве  неблагоприятно
сказывается  на  условиях  жизни  растений,  можно  видеть  из  дан¬
ных  JI.  Д.  Бавера.  Автор  установил,  что  как  только  нежа'п  и  л  .тар¬
ная  (крупная)  пористость  становится  ниже  2%,  до  50%  всхо¬
дов  сахарной  свеклы  выпадает,  отмирает.  На  таких  почвах  у
сохранившихся  растений  наблюдается  приповерхностная  искрив¬
ленная  корневая  система.  В  корнеплодах  такой  свеклы  мало  са¬
хара.  Нормальное  развитие  растений  на  аналогичной  почве
начиналось  лишь  при  7—10%  некапиллярной  порис¬
тости.
 Плотность  почвы  и  почвенные  условия  жизни  растений.
 В  отличие  от  структуры  почвы,  которая  является  известным  ре¬
гулятором  физических  условий  в  ней  и  лишь  косвенно  воздей¬
ствует  на  растения,  плотность  почвы  непосредственно  влияет
на  процессы  жизнедеятельности  растений.  Поэтому  плотность
следует  рассматривать  как  первичный  элемент  не  только  всей
физики  почв,  но  и  жизни  растений.  Именно  от  плотности  почвы,
от  степени  уплотнения  последней  зависят  водный  и  воздушный,
а  часто  и  температурный  режимы.
 На  рис.  29  приведены  данные  о  водопроницаемости  через
колонки  почв,  доведенных  до  различной  плотности.  Кривые  до¬
статочно  убедительно  говорят  о  том,  что  уплотнение  почвы  ведет
к  резкому  снижению  скорости  фильтрации.  Однако  в  почвах
тяжелого  механического  состава  (кривые  2  и  3)  падение  ско¬
рости  значительно  более  резкое,  чем  в  почве,  легкой  по  меха¬
ническому  составу.  Так,  при  повышении  плотности  от  1,0  до
 1,7 	г/см3  у  суглинистой  и  тяжелосуглинистой  почве  скорость
фильтрации  снизилась  в  1—5  тысяч  раз,  причем  при  высшей
плотности  она  едва  достигала  0,003—0,0003  мм/мин.  Это  значит,
 137

что  1  мм  осадков  проникает  в  почву  в  течение  многих  часов  и
скорее  напарится,  чем  дроиикнет  в  почву.
 Для  легкой  супесчаной  поивы  падение  скорости  фильтрации
при  уплотнении  достигает  10—12-кратной  величины  и  даже  при
плотности  1,6  г/см3  сохраняет  величину  0,05  мм/мин.  В  данном
случае  за  час  поглощается  и  фильтруется  до  3  мм,  что  соответ¬
ствует  осадкам  средней  интенсивности.  Эти  же  кривые  свиде¬
тельствуют  о  том,  что  наиболее  существенное  падение  скорости
фильтрации  у  суглинистых  почв  наблюдается  при  первом  же
 уплотнении  (от  1,0  до  1,2г/см3),
что,  по-виднмому,  может  быть
объяснено  не  только  общим
уменьшением  размеров  пор,  но
и  разрушением  макроагрегатов
и  ликвидацией  значительной
части  наиболее  крупных,  нека¬
пиллярных,  пор,  наличие  кото¬
рых  до  уплотнения  и  было  при¬
чиной  весьма  высокой  началь¬
ной  скорости  фильтрации.
 Аналогичные  данные  можно
встретить  в  работах  зарубеж¬
ных  исследователей.  В  частно¬
сти,  X.  JI.  Мередит,  В.  Н.  Пат¬
рик  провели  аналогичные  ис¬
следования  на  трех  почвах
Луизианы.  Они  установили,  что
даже  при  незначительном  уп¬
лотнении  водопроницаемость
иногда 	падает  до  нуля.  Но
 вместе 	с  тем  этот  эффект  вы¬
ражен 	по-разному  у  каждой
 из  исследованных  трех  почв.
У  одной  из  них  водопроницае¬
мость  не  падает  до  нуля  даже
при  значительном  уплотнении.
Объяснение  разному  поведе¬
нию  почв  мы  находим  в  их
гранулометрическом  составе.  Авторы  указывают,  что  перелом
в  сторону  резкого  снижения  водопроницаемости  тесно  корре-
лируется  с 	некапиллярной 	пористостью. 	Для  суглинистой  почвы
 водопроницаемость 	не 	обнаруживается 	при  некапиллярной  по¬
 ристости  меньше  2%,  в  то  время  как  для  почвы  более  тяже¬
лого  механического 	состава 	водопроницаемость  практически
 прекращается 	уже 	при 	некапиллярной  пористости  меньше
 10%.
 Таким  образом,  при  уплотнении  по»чв  наблюдается  резкое
снижение  фильтрации.  Это  значит,  что  накопление  дождевых
 1,2
 1,6  г/см-3
 Рис.  29.  Водопроницаемость  почв
при  различной  плотности  дерново¬
слабоподзолистых  почв.
 /  —  супесчаная»  2  —  суглинистая,  3  —  тя-
желосу  глиниста  я
 138

и  талых  бод  в  рыхлых  почвах  идет  несравненно  лучше,  чем  в
ллотных.  У  последних  значительно  больше  будет  выражен  про¬
цесс  поверхностного  стока.  Однако  следует  учитывать,  что  дли¬
тельное  пребывание  почв  в  рыхлом  состоянии  обязано  макро-
«структурному  составу.  В  литературе  имеется  также  MiHOro  дан¬
ных  по  вопросу  о  роли  плотности  почвы  в  процессах  ее  влаго¬
проводности.  Можно  считать  установленным,  что  три  высоком
уровне  увлажнения  влага  непрерывным  потоком  движется
к  зоне  иссушения.  Таков  механизм  иссушения  плотной  почвы.
Поэтому  при  высокой  влажности  наиболее  действенным  спосо¬
бом  снижения  скорости  подтока  воды  к  зоне  иссушения,
а  следовательно,  потерь  воды  на  испарения  является  рых¬
ление  почвы,  достигаемое  так  называемым  покровным  боро¬
нованием.
 Однаиго  скорость  капиллярного  потока  влали  с  уплотнением
рыхлой  почвы  претерпевает  существенные  изменения:  количе¬
ство  воды,  поглощаемое  ею  за  некоторый  промежуток  времени,
вначале  велико,  а  затем  заметно  па'дает.  Это  можно  объяснить
как  результат  того,  что  в  рыхлых  почвах,  имеющих  крупные
поры,  водой  может  насыщаться  лишь  небольшой  слой  почвы,
хотя  насыщение  при  этом  идет  достаточно  быстро.  При  уплот¬
нении  почвы  и  снижении  эффективного  радиуса  пор  высота  на¬
сыщенного  слоя  возрастает,  а  при  последующем  уплотнении
поры  приобретают  столь  небольшие  размеры,  что  не  успевают
за  определенный  отрезок  времени  насытить  данный  слой  почвы.
Отсюда  следует,  что  вода  на  сильно  уплотненных  почвах  весь¬
ма  медленно  подходит  по  капиллярам  к  зоне  иссушения,  хотя
движение  имеет  фронтальный  характер,  а  иссушению  подвер¬
гается  одновременно  вся  толща  почвы.
 Следует  подчеркнуть,  что  когда  в  почве  воды  мало  и  поток
влаги  осуществляется  по  преимуществу  диффузией  паров,  рых¬
ление  почвы,  ведущее  к  увеличению  общей  пористости  и  раз¬
меров,  не  может  не  привести  к  ускорению  процесса.  Следова¬
тельно,  при  проведении  мероприятий,  направленных  против  не¬
производительных  расходов  воды  на  испарение,  при  высо¬
кой  влажности  целесообразно  содержать  почву  (особенно
поверхностный  слой)  в  рыхлом  состоянии,  а  во  второй  ста¬
дии  иссушения  почвы,  когда  в  почве  остается  мало  воды,
ее  следует  уплотнить,  но  опять-таки  в  самой  поверхност¬
ной  части.
 Из  всего  сказанного  мы  можем  заключить,  что  плотность
почвы  является  мощным  фактором  не  только  накопления  влаги,
но  и  известным  регулятором  ее  расходования  из  почвы.  Может
быть,  именно  это  обстоятельствр  служит  объяснением  тому  из¬
вестному  положению,  что  при  разных  видах  механической  об¬
работки  почв,  если  их  плотности  в  конечном  итоге  мало  разли¬
чаются  между  собой,  водный  режим,  как  правило,  также  мало
различается.
 139

Важнейшей  проблемой  физики  почв,  земледелия  и  даже  рас¬
тениеводства  является  плотность  почвы  и  урожай  культурных
растений.
 X.  J1.  Мередит,  В.  Н.  Патрик  на  основе  экспериментальных
данных  заключают,  что  между  объемным  весом  и  проникнове¬
нием  корней  суданской  травы  в  подпахотный  слой  наблюдается
зависимость,  имеющая  прямолинейный  характер.  Однако  в  то-
время  как  на  одной  -почве  на  каждые  0,1  г/см3  повышения  плот¬
ности  количество  корней  снижается  на  30%,  на  других  почвах
эта  зависимость  выражена  слабее  —  прямые  имеют  более  по¬
логий  уклон.
 Веймейер  и  Гендриисон  в  ряде  работ  показали,  что  в  гли¬
нистых  почвах  при  плотностях  1,6—4,7  г!см3  вовсе  не  обнару¬
живаются  корни  растений,  но  были  случаи,  когда  уже  при
1,46  г/см3  корни  не  проникали  в  глину  Айкена.  При  этом  авто¬
ры  считают,  что  при  [уплотнении  почвы  путем  обильного  увлаж¬
нения  она  остается  более  доступной  для  корневых  систем,  чем
в  случае  ее  уплотнения  механическим  воздействием.  Объясне¬
ние  наблюдаемых  явлений  авторы  находят  не  в  нарушениях  га¬
зового  обмена,  а  в  ничтожных  размерах  пор.
 Б.  Н.  Мичурин  отмечает,  что  для  глинистых  и  суглинистых
почв  доступность  для  растений  почвенной  влаги  является  функ¬
цией  плотности  почвы.  Для  влажности,  при  которой  растения
устойчиво  завядают  (В3),  автор  предложил  уравнение
 £э=0,35—2—  100,
 из  которого  видно,  что  при  плотности  1,6  г/см3  влажность  устой¬
чивого  завядамия  может  достигать  21—22%  к  весу  почвы.
 Необходимо  отметить,  что  при  исследовании  зависимости
урожая  сельскохозяйственных  растений  от  плотности  почвы  до¬
стоверные  данные  можно  получить  в  вегетационном  опыте,  при
котором  заданная  плотность  в  сосудах  сохраняется  в  течение
всего  вегетационного  периода  без  существенных  изменений.  При
этом  не  накладывается  действие  вторичных  явлений,  например
различной  влажности  почв,  вследствие  разного  впитывания
влаги  при  возрастающей  плотности.  Явление  равновесной  плот¬
ности,  свойственной  для  каждой  почвы,  не  позволяет  поддержи¬
вать  в  природных  условиях  заданную  плотность  в  течение  дли¬
тельного  времени.
 В  табл.  47  приведены  данные  об  урожае  овса,  полученные  в
вегетационном  опыте  на  трех  почвенных  типах  при  различной
плотности  почвы.  Сосуды  имели  объем  6  л,  повторность  4-аорат-
ная.  Полив  производили  по  весу  снизу.  Самый  высокий  урожай
наблюдался  при  плотности  почвы  1,10  г/см3.  При  более  высокой
плотности  (1~,35  г/см3)  урожай  падает,  что  свидетельствует  об
ухудшении  почвенных  условий  для  жизни  растений.  Снижение
урожая  по  мере  уплотнения  разных  типов  почв  имеет  свои  осо-
 140

Таблица  47
 Урожай  овса  в  зависимости  от  плотности  почвы
(в  г  на  сосуд)
 -I
 Дерново-слабоподзолистая
суглинистая  иа  моренном
тяжелом  суглинке
 Каштановая  глинистая
 Чернозем  мощный
тяжелосуглиннстый
 о
£  3
 I*
 С  с
 вес  зерна
 вес  соломы
 вес  зериа
 вес  соломы
 вес  зерна
 вес  соломы
 1,10
 1,25
 1,35
 1,50
 1,60
 12,7  +  0,3
10,5  +  0,5
 9.5 	±0,4
 7.5 	+  0,6
2,7+  0,4
 13,1+0,3
12,9  +  0,6
13,3  +  0,3
10,1+0,8
4,5  +  0,3
 10,6  +  0,9
7,7+  0,4
9,8  +  0,1
7,2  +  0,2
4,6  ±0,5
 14,0  +  1,1
11,2  +  0,6
11,2  ±0,6
9,0+  0,4
6,5  +  0,0
 14,0  +  0,1
12,2  +  0,7
11,5  +  0,6
3,7+  0,4
3,3  +  0,6
 15.1 	+0,1
 12.1 	±  0,9
10,7  +  0,4
 4,2+  0,2
3,8  +  0,5
 Отношение  урожаев  зериа  при  плотности  1,10:1,50
—  | 	1,7 	| 	1,3 	| 	1,5 	| 	1,5 	| 	3,7 	| 	3,9
 бенности.  Так,  если  рассмотреть  отношение  веса  зерна  при  плот¬
ности  1,1  к  весу  его  при  1,6  г/см3,  то  на  дерново-подзолистых
почвах  оно  составит  1,7,  на  каштановых  1,5,  а  на  черноземе  это
отношение  достигает  3,5.  Здесь  падение  урожая  овса  выражено
особенно  резко.
 Интересное  явление  наблюдается  при  уплотнении  чернозема.
При  доведении  объемного  веса  этой  почвы  до  плотности  1,5—
1,6  г/см?  не  происходит  изменений  «и  в  механическом,  ни  в  ми¬
кроагрегатном  составе  почвы.  Если  говорить  о  гумусе  и  об  эле¬
ментах  питания  растения,  то  их  удельное  содержание  резко  воз¬
растает.  Это,  однако,  сопровождается  чрезвычайно  резким  ухуд¬
шением  почвенных  условий  жизни  растений  и  не  менее  ката¬
строфическим  падением  урожая  овса.  Единственной  причиной
этого  явления  может  быть  разрушение  макроструктуры,  сниже¬
ние  общей  пористости  и  коренное  изменение  соотношения  ме¬
жду  порами  крупных  и  малых  размеров.  При  этом  целиком  ис¬
чезают  поры  некапиллярных  размеров.
 Для  почв  разного  механического  состава  повышенная  плот¬
ность  оказывается  по-раэному.  Это  можно  проследить  по  уро¬
жайным  данным,  полученным  в  специальных  опытах  (табл.  48).
На  супесчаной  почве  кукуруза  слабо  реагировала  на  уплотне¬
ние  почвы.  При  плотности  1,45  г/см3  урожай  зеленой  массы  был
даже  выше,  чем  в  сосудах  с  рыхлой  почвой.  Только  при  плот¬
ности  1,6  г/см3,  которая  в  природных  условиях  редко  встре¬
чается,  урожай  гораздо  ниже,  чем  на  более  рыхлой  почве.  Нет
значительной  разницы  в  урожае  в  сосудах  с  рыхлым  верхним
слоем  и  рыхлым  нижним  слоем.
 В  опытах  с  кукурузой  на  тяжелосуглинистых  почвах  уже  при
плотности  1,35  г/см3  урожай  по  крайней  мере  на  20%  ниже,  чем
при  плотности  на  контроле  (1,1  г/см3),  а  при  плотности  1,6  г/см3
урожай  зеленой  массы  кукурузы  составил  лишь  40%  к  кант-
 141

Таблица  48
 Урожай  зеленой  массы  кукурузы  (в  г  на  сосуд)  в  зависимости
от  плотности  почвы
 (опыт  в  поле  в  больших  сосудах  с  сетчатым  дном)
 Плотность
шочвы  (г/сл*)
 Дерново-слабо  -
подзолистая
супесчаная
 Дерново-слабо¬
 подзолистая
 тяжелосугли-
 пистая
 Плотность
 ПОЧВЫ  (ZfCM8)
 Дерново-слабо-
подзолистая
супесчаная
 Дерново-слабо¬
 подзолистая
 тяжелосугли¬
 нистая
 1,10
 1030  +  20,1
 1533  ±  12,1
 1,10*
 1347  ±  13.3
 1253  +  52,6
 1,35
 1225  ±29,3
 1227+  11,6
 1,35
 1,45
 1380+  10,0
 1036  +  44,5
 1,35*
 1296  ±23,0
 1086  ;£  51,8
 1,60
 876+16,0
 630  ±32,3
 1,10
 *  В  числителе  —  объемный  вес  верхней  половины  пахотного  слоя,  в  зна¬
менателе—  нижней  половины.
 ролю.  Эти  данные  позволяют  заключить,  что  плотность  почвы
является  важным  фактором  урожая.  Можно  создать  высокий
уровень  плодородия  с  помощью  минеральных  и  других  удобре¬
ний;  можно  также  добиться  нормальной  водообеспеченности  рас¬
тений,  но  и  в  этих  случаях  чрезмерно  высокая  плотность  не  по¬
зволит  получить  достаточно  высокий  урожай.  Оптимальная
плотность  на  разных  почвах  количественно  выражена  по-раз¬
ному.  На  почвах,  легких  по  .механическому  составу,  ее  значе¬
ние  выше,  чем  у  суглинистых,  а  тем  более  у  глинистых  почв.
 Особый  интерес  представляет  выяснение  вопроса  о  реакции
разных  биологических  групп  растений  на  уплотнение  почвы.  Ре¬
акция  на  эти  факторы,  наиример,  корнеплодов  и  клубнеплодов
иная,  чем  у  злаковых,  многолетних  трав  и  других  культур.
У  первых  вся  наиболее  ценная  часть  урожая  формируется  в
почве,  сами  корнеплоды  и  клубни  нередко  достигают  больших
размеров.  В  переуплотненных  почвах  возникает  еще  явление  про¬
странственной  «тесноты».  При  этом  сопротивление  почвы  росту
корней  и  клубней  может  достигать  значительных  размеров.  Вот
почему  во  многих  опытах  с  корне-  и  клубнеплодами  особенно
четко  проявляется  функциональная  зависимость  урожая  от  плот¬
ности  почвы.  Это  можно,  например,  проследить  на  данных  опы¬
тов  Б.  А.  Писарева,  В.  Д.  Воривода  (1965).  Авторы  справедливо
указывают,  что  картофель  считают  культурой  рыхлых  почв  и
поэтому  очень  важно  знать,  какая  плотность  для  нее  является
оптимальной.  Работая  на  дерново-слабоподзолистых  тяжелосу¬
глинистых  пылеватых  почвах,  авторы  нашли,  что  растения  кар¬
тофеля  на  уплотненных  почвах  отставали  в  росте.  Повышенная
плотность  почвы  оказывает  сопротивление  росту  корней  и  клуб¬
ней  картофеля.  Уже  при  плотностях.  1,4—1,5  г/см3  клубни  были
деформированы.  Урожай  клубней  картофеля  в  опытах  указан¬
ных  авторов  приведен  в  табл.  49.
 142

Таблица  49
 Урожай  и  качество  картофеля  сорта  Приекульский
ранний  в  зависимости  от  плотности  тяжелосуглинистой
пылеватой  почвы
 Плотность  почвы  (г/rjt8)
 Урожай  картофеля
 Содержание
 крахмала
 (?i)
 при  закладке
опыта
 в  конце
вегетации
 Щга
 %
 1,10
 1,19
 384,0
 100
 12,1
 1,20
 1,25
 352,8
 92
 12,1
 1,35
 1,32
 273,1
 71
 11,75
 1,50
 1,34
 249,6
 69
 11,15
 Вместе  с  тем  из  других  исследований  известно,  что  на  лег¬
ких  почвах  повышенная  плотность  либо  вовсе  не  сказывается
отрицательно,  либо  очень  слабо  сказывается  на  росте  и  урожае
картофеля,  а  также  корнеплод  о®.
 Важное  значение  имеют  исследования  по  выяснению  меха¬
низма  и  причин  отрицательного  действия  высокой  плотности
почвы  на  условиях  накопления  урожая  сельскохозяйственных
культур.  Известно,  что  уплотненные  почвы  представляют  собой
значительное  механическое  препятствие  для  распространения  в
почве  корневых  систем  растений.  Высказываются  обоснованные
сомнения  о  возможности  проникновения  в  почву  корешков  я
корневых  волосков,  когда  средние  диаметры  пор  снижаются  до
2—3  десятков  микрон.
 Выше  уже  упоминалось,  что  образующиеся  в  «почве  корне-
и  клубнеплоды  июпытывакгг  в  своем  росте  механическое  сопро¬
тивление  и  вследствие  этого  деформируются  и  прекращают  рост,
а  следовательно,  и  накопление  урожая.
 Имеются  также  основания  предполагать,  что  с  уплотнением
почвы  заметно  снижается  доступность  воды  для  растений,  так
как  почти  вся  вода  оказывается  в  зоне  действия  поверхностных
сил  почвенных  частиц.  Это  приводит  к  переходу  воды  в  состоя¬
ние,  недоступное  для  растений;  силы  авязи  'молекул  воды  с  поч¬
венными  частицами  в  этом  случае  превышают  силы  корневого
сосания.
 В  табл.  50  приведены  данные  по  изменению  влажности  ус¬
тойчивого  зэвядания  растений  на  разных  почвах  при  их  уплот¬
нении.
 Определение  влажности  устойчивого  завядаиия  растений  на
разных  почвах  производилось  методом  проростков  по  С.  И.  Дол-
шву.  Опыты  показали,  что  влажность  устойчивого  завядания
растений,  выраженная  в  процентах  к  весу  почвы,  изменяется  с
нарастанием  плотности  сравнительно  мало.  Однако,  будучи  вы¬
ражена  в  процентах  к  объему  почвы,  она  изменяется  пропорци¬
онально  плотности.
 143

Таблица  50
 Влажность  устойчивого  завядаиия  при  различных  плотностях
для  пахотного  слоя  некоторых  почв
 (в  процентах)
 Л
 н
 о
 Каштановая  глинистая
 Чернозем  мощный
тяжелосуглинистый
 Дерново-слабоподзоли-
стая  суглинистая
 н
 от  веса
 от  объема
 от  веса
 от  объма
 от  веса
 от  объема
 1.0
 13,4
 13,4
 13,7
 13,7
 10,7
 10,7
 1,1
 13,1
 14,4
 15,3
 16,8
 11,8
 и,  0
 1,2
 12,6
 15,1
 15,1
 18,6
 11,0
 13,2
 1,3
 12,6
 16,4
 15,0
 19,5
 11,2
 14,6
 1,4
 13,6
 19,0
 14,6
 20,4
 11,0
 15,4
 1,5
 13,9
 20,8
 14,9
 22,4
 11,2
 16,8
 1,6
 13,7
 21,8
 14,3
 22,9
 11,6
 18,6
 Такая  зависимость  влажности  устойчивого  завядания  приво¬
дит  к  иным  соотношениям  доступной  и  связанной  воды  в  плот¬
ной  почве  по  сравнению  с  рыхлой.  Это  наглядно  показано  на
рис.  30.
 Зная  это,  надо  учитывать,  что  для  нормального  течения  про¬
цессов  жизнедеятельности  м'икроорганизмов  и  корневых  систем
высших  растений  в  почве,  в  ней  должен  поддерживаться  опре¬
деленный  уровень  свободной  .пористости  (поры  аэрации).  Та¬
ким  образом,  цри  последовательном  уплотнении  почвы  в  ней
наблюдается  следующее:  уменьшается  общий  объем  почвы;  в
этом  уменьшенном  объеме  увеличивается  доля,  занимаемая
твердой  фазой  и  недоступной  для  растений  водой.  К  тому  же
необходимо  поддерживать,  по  крайней  мере  на  прежнем  уровне,
объем  пор  аэрации.  В  связи  с  этим  в  такой  системе  непрерывно
снижается  объем  доступной  для  растений  воды.  Так,  при  плот¬
ности  около  1,5—1,6  г/см3  на  долю  доступной  влаги  приходится
лишь  5—10%  всего  объема  почвы.  Это  значит,  что  легко  до¬
ступная  для  растений  влага  содержится  в  почве  лишь  при  очень
высокой  ее  обводненности.  В  лочвах  легкого  механического  со¬
става  эти  явления  проявляются  значительно  слабее.  Это  можно
пояснить  следующими  данными.  В  супесчаной  почве,  например,
при  рыхлом  ее  состоянии  лишь  36%  всего  объема  пор  прихо¬
дится  на  долю  пор  <5  (л,  а  почти  2/3  всей  пористости  —  на  бо¬
лее  крупные  поры,  вода  в  которых  лепко  доступна  для  расте¬
ний.  Даже  в  очень  плотной  супесчаной  почве  более  одной  трети
всех  пор  по  величине  крупнее  5  (л.  Иная  картина  наблюдается  в
суглинистых  и  глинистых  почвах.  Если  при  плотности  1,0—
1,1  г/сма  около  половины  всех  пор  <5  ц,  то  в  переуплотнен¬
ной—  80%,  в  которых  вода  практически  недоступна  растениям.
Именно  этим  можно  объяснить  различную  реакцию  растений
на  уплотнение  легких  и  тяжелых  почв.  Это  достаточно  ясно
 144

зидно  из  данных  по.  урождаю  зеленой  маосы  кукурузы,  выращен¬
ной  на  разных  по  механическому  составу  и  по  плотности
почвах.
 Но  если  водному  режиму  принадлежит  ведущая  роль  в  реак¬
ции  растений  на  высокую  плотность  почвы,  то  не  менее  важная
роль  принадлежит  все  возрастающему  механическому  сопротив¬
лению,  испытываемому  корнями  растений  по  мере  уплотнения
почвы.  Этот  аффект  может  быть  рассмотрен  на  основе  представ¬
лений  о  твердости  почвы.
 Плотность  п  о  ч  В,  г/см3
1,0  1,1  1,?5  1,40  1,60 	1,0  1,1  1,2  1,3  1,4  1,5  1,6 	1,0 	1,1 	1,2 	1,3 	1,4 	1,5 	1,6
 !11
 №
 ш
 ©о  •
о  «о
 «ГО0-
 °
 О  О  в
 «°о  ®
 °о°*
 •!."О
-о
 л  0
 0
 О  .  О
№
 т
 О  в  в
 С  О  0
О  V  д
 *
 в°0  О
с°о°о
•  о  в
 °0°00
О°0  о
9  о
ос0с
 0о  0°
О  в  0
 °.v
 %°о°
 о  с  о
 0°о°*
 0  О
 ч°«
 о'с°
 “Iе
 »:*.с
о  о
 1
о  о«
0
 О  О  О
О  а
о  о  О
 о  о
о  О  о
о  оо
в  о  о
.40
°о  о
0  о  е
в  о
 Ол  О
 с  с
 %°о°
 Vo
 о  “
О  в  rJ
 W
 1
 *:
 V»:
 °°°/.
 •••
 к*
0  Со
«ов
во  *
®о  о
оов
ООО
 о*  0
 о  00
»оо"
р  ов
 HI
 fll
 «1
 Mt
 °Го°
 »ево
0  о  о
о  во
 во  о
0  о  о
 0  0  °л
 |0С°
6*0
°о°о°
•  0  0  0
 о  С  О
 0»0«
 %*.v
 o0*i
О  0  6
 Р
 О  ово
 оа
 О
 °о  0
 О  0
Оо  tj
 И»  с®  о
 •у.1
 ®Ов  °
 1
 ГсоОр
 •ЧгЗ
 •о#«ч
 ©  о  ©I
 l°®  о  ol
 V>VJ
 few,
 о  0  о!
0  ®  ]
«*  o|
 Э  O  •  ,
 m
 Ш
 Щ
 °  •  о
 »  в  о
L°«c°
 Nv
 LcoCo
ro  o_
 L°
 гв0  «
 es^ub:
 Щ
 p
 о  ®  °o
О  с"
о  O_o
 Pe*0*l
 °  ОГЧ
e"o°*
r/°o°J
.0  or
 Aalat'
 w
 Щ
 V//-
 CO  0
5  О  с  n
О  в  о  Э
РО  о
Р  о  ОС
о  С  г
о  о  с
 »  О  в  с
в  Оо
 г)  Ове‘
 [  с  С  о  О
ft  С  О  г
L9,3Ot
 Cvv
 sLs-s-
 w
 ш
 щ
 Iff
 да
 щ
 №
 щ
 »о°"
 &•
 •  °о  О
 в  °пв
•  в*
 0  ос
 ш
 0°С  <5
 о  °о  о
Q  О  о
 о  v!
 сос
ооь
.о««
е  о  о  1
 О  С  0
Ово®
.03  о.
 j°o  о  о
ово
 воое;
 V*ci
 О  О  о
О  О  0
ООО0
 О  о  а
О  О  641
в  в  о
 С  О  00
ООО
(.  О  OJ
 .со®
 аоо<Ч
 G  $  a
 7?7,
 у/А
 с  °о„
 "Sac
 iV'i
 Ооо
 С“о°в
°0%
°0  0°
о  0  о
 0  О  о
0  о  о
 ООО
 У/л
 и
 о//}
 4о  Оо
££°о
 ?“в2
Г  о«о
 о°о°ос
ОоОО
0  О  О  с
 о  0  0
 О  Ос
 .ООО
 щ
 вО  О  0
о««
"ооо
 «Vo
 оо°в°
 оо  о
0  0°0
L°  в  0
 o°,i°
 3°о°о0е
 «о  0*
0,0°
 •“S0
 •вл;
 •о°о°о
 о  о  «
 I
 ш
 :•«
 0*0
с  о  во
OOOq
оО  оо
ООО
 Го°о°0°
°«'Оо
 г/4.
 3  О  о
ооо
ооо
ООО
0  С  Оо
 в  0  0  о
 Со  Ол
0  0
 ов  °  0
в"»
о  0  ев
 :?■&  Твердая  (раза
 Влажность  устои-
чидоео  зависания
 [
 блога,  доступна  п
для  растения
 wrm  Поры  аэрации
 Рис.  30.  Соотношение  фаз,  а  также  доступной  и  связанной  воды  в  почвах
в  зависимости  от  плотности  некоторых  почв.
 I 	—  дерново-подзолистая  суглинистая,  2—каштановая  глинистая,  3—мощный  тяжело¬
суглинистый  чернозем*
 Известно,  что  твердость  почвы,  или  ее  сопротивление  прони¬
кновению  плунжера,  является  функцией  двух  характеристик
почвы:  ее  плотности  и  влажности.  Твердость  почвы  прямо  про¬
порциональна  ее  плотности  и  обратно  «пропорциональна  влаж¬
ности.  Следовательно,  и  корни  растений  легко  еаселяют  почву
даже  плотную,  но  достаточно  влажную.  Вместе  с  тем  в  пере¬
уплотненную  иссушенную  почву  корни  проникают  весьма  слабо,
причем  распространение  корней  в  иссушенную  и  уплотненную
лочву,  несомненно,  связано  со  значительными  энергетическими
затратами,  что  не  может  не  сказаться  отрицательно  на  величине
урожая.
 145

Вместе  с  тем  в  переуплотненной  почве  наблюдается  неустой¬
чивый  газообмен:  более  свободный  при  сухой  почве  и  предельно»
низкий  при  ее  сильном  увлажнении.
 Следствием  сказанного  является  весьма  своеобразное  распре¬
деление  корневых  систем  по  профилю  почвы:  до  80%  и  даже
более  корней  обитает  -в  /верхних  7—10  см  и  лишь  15—20%  —
в  слоях  10—20  см  и  нижележащих.  Таковы  отрицательные  черты
почв  с  ВЫШКОЙ  (ПЛОТНОСТЬЮ.
 Из  этого  обзора  *  нее  осредсхвенно  следует,  что  в  целях  под¬
держания  высокого  уровня  плодородия  почв  не  следует  допус¬
кать  их  переуплотнения  по  крайней  мере  выше  1,25—1,35  г/см2.
 Вместе  с  тем,  как  уже  было  упомянуто  выше,  чрезмерно
рыхлое  состояние  почвы  также  не  может  рассматриваться  как
оптимальное  для  биологических  процессов  В  этом  случае  ин¬
тенсивнее  протекают  процессы  иссушения  почвы,  нарушаются
контакты  между  семенами  и  корнями  растений,  с  одной  сто¬
роны,  и  комочками  почвы  —  с  другой  и  т.  д.  Одной  из  главных
задач  механической  обработки  является  поддержание  почвы
в  состоянии  плотности,  оптимальной  для  жизни  растений.  Для
культур  сплошного  сева  это  практически  невыполнимо  так  как
только  вслед  за  посевом  имеются  возможности  воздействовать
на  сложение  почвы.  Позднее,  в  течение  всего  вегетационного
периода,  состояние  плотности  определяется  природой  самой  поч¬
вы,  ее  способностью  к  самоуплотнению  и  погодными  условиями»
 По-иному  вопросы  поддержания  уровня  плотности  решаются
при  воздельиваши  пропаплных  культур.  В  этом  случае  в  тече¬
ние  половины  или  даже  большей  части  вегетационного  периода
сохраняется  возможность  рыхлить  междурядья  растений,  но
здесь  нередко  возникают  сомнения*  нужно  ли  продолжать  меж¬
дурядные  обработки  и  сколько  их  проводить.  До  последнего  де¬
сятилетия  вопрос  решался  сравнительно  просто—рыхления  ме¬
ждурядий  пропашных  культур,  да  и  окучивание  картофеля*
продолжались  до  тех  пор,  пока  этому  не  препятствовали  сами
растения  (смыкание  рядков,  чрезмерно  высокие  растения  и  т.  д.).
 В  последние  годы  такие,  казалось  бы,  проверенные  много¬
летней  практикой  представления  начали  подвергаться  проверке
и  накапливается  все  больше  данных  в  пользу  пересмотра  ука¬
занных  положений.
 Необходимо  учитывать,  что  очень  часто  междурядные  рыхле¬
ния  почвы,  в  сущности,  были  направлены  больше  на  борьбу
с  сорной  растительностью.  Массовое  применение  гербицидов  во
многих  случаях  устраняет  необходимость  в  летних  обработках
с  целью  уничтожения  сорных  растений.  Вместе  с  тем  уже  давно
стало  ясным,  что  далеко  !не  всегда  рыхления  оказывают  только
положительное  действие  на  растения,  так  как,  с  одной  стороны*,
обработка  почвы  в  период  вегетации  растений  не  может  не  при¬
вести  к  повреждению  корней,  а  в  какой-то  степени  и  растений.
С  другой  стороны,  при  рыхлении  почти  всегда  в  известной  мере
 146

лссушается  обрабатываемый  слой  почвы.  Наконец,  нельзя  не
учитывать,  что  каждый  проход  трактора  по  толю  вызывает
уплотнение  почвы,  особенно  когда  обработка  ведется  при  влаж¬
ности,  оптимальной  для  уплотнения.
 Важной  проблемой  остается  обработка  паров.  В  преобла¬
дающем  числе  случаев  она  вызвана  необходимостью  уничтоже¬
ния  всходов  сорных  растений  или  выноса  на  поверхность  семян
сорняков.  Однако  обработка  паросв  обязательно  влечет  за  со¬
бой  иссушение  пахотного  слоя.
 Таковы  основные  положения,  обусловившие  возникновение
одновременно  почти  на  всех  континентах  течения  в  агрономии,
направленного  на  минимализашло  ежегодных  обработок  почвы.
В  нашей  стране  этот  вопрос  возник  на  совещании  по  обработке
почвы  в  начале  1961  г.  в  Москве.
 Основная  идея,  высказанная  нами  (1961),  состояла  ©  том,  что
во  всех  случаях,  когда  равновесная  плотность  почвы  равна  или
ниже  оптимальной  плотности,  вегетационные  обработки  про¬
пашных  культур  могут  быть  полностью  или  частично  исклю¬
чены  («при  условии  борьбы  с  сорной  растительностью  иньими
средствами).  Естественно  возникает  вопрос:  часто  ли  встре¬
чаются  в  природе  почвы,  обладающие  указанными  характери¬
стиками  (равновесной  плотностью,  равной  и  более  низкой,  чем
оптимальная  плотность)?  Из  «приведенных  выше  данных  можно
было  убедиться,  что  это  явление  встречается  сравнительно  ча¬
сто.  К  таким  почвам  относится  большинство  почв  черноземного
типа,  в  том  числе  обыкновенные  и  карбонатные  черноземы  Се¬
верного  Казахстана,  Западной  Сибири,  Южного  Урала  и  ряда
других  районов  страны.  Сюда  относятся  также  почти  все  окуль¬
туренные  почвы  легкого  механического  состава;  наконец,  это
почвы  серые  лесные,  дерново-нодэолиегые  и  другие  суглинис¬
того  и  даже  тяжелосуглинистого  ряда  при  условии  высокой  сте¬
пени  окультуренности,  с  содержанием  гумуса  от  3,6%  и  выше.
 Не  приводя  здесь  многочисленные  данные  по  урожайности
сельскохозяйственных  культур  при  резком  уменьшении  числа
летних  обработок,  отметим  лишь  некоторые  примеры  реакции
растений  на  сокращение  междурядных  обработок.
 В  течение  пяти  лет  (1961—1965  гг.)  на  территории  экспери¬
ментального  хозяйства  АФИ  «Меньково»  на  супесчаных  почвах
Б.  П.  Гончаров  и  П.  И.  Смородин  проводили  опыты  по  выра¬
щиванию  зеленой  массы  кукурузы  по  схеме  сокращенного  числа
обработок.  Наряду  с  вариантами,  получившими  нормальное
число  междурядных  обработок  (3—4  за  лето),  были  вариан¬
ты  с  полным  исключением  междурядных  обработок.  Борьба
с  сорной  растительностью  осуществлялась  с  помощью  симазина
(3—5  кг/га).  Схема  опыта  включала  также  приемы  ручной
ирополки  сорняков  с  полным  отказом  от  машинного  рыхления
междурядий.  Некоторые  данные,  полученные  в  этих  опытах,
лриводам  в  табл.  51.
 147

Таблица  5  It
 Урожай  (в  ц/га)  зеленой  массы  кукурузы  при  различном
количестве  междурядных  обработок
 Урожай
 Вариант  обработки
 1961  г.
 1962  г.
 1963  г.
 1964  к.
 666,0  +  33,2
 163,2  +  6,5
 496,3  ±19,1
 465,2  +  8,4
 674,0  +  37,8
 187,6  ±  13,6
 644,4  +  32,0
 514,5  ±9,8:
 667,0  ±42,1
 182,0  +  3,4
 544,4+  15,2
 482,7  ±6,0
 Почва  дерново-подзолистая  супесчаная  высокоокультуренная
 2 	междурядные  обра¬
 ботки  на  глубину  10  и
8  см
 Без  междурядных  обра¬
боток,  внесение  сима-
зина
 3 	междурядные  обра¬
 ботки  на  глубину  10,8
и  6  см
 Почва  дерново-подзолистая  суглинистая  окультуренная
 2 	междурядные  обра¬
 ботки  на  глубину  10
и  8  см
 Без  междурядных  обра¬
боток,  внесение  си-
мазина
 3 	междурядные  обра¬
ботки  на  глубину  10.
 8  и  бел
 2  междурядные  обра¬
ботки,  внесение  си-
мазина  10  и  8  см  .  .
 —
 97,3  ±9,2
 300,0  ±22,7
 249,2  +  3,8;
 —
 138,0  ±  18,7
 425,2  ±28,0
 276,0  ±6,0
 —
 105,5  +15,0
 319,7  +  11,8
 268,0  ±9,0i
 —
 101,5  ±  11,2
 430,0  ±18,8
 286,4  ±5,Г
 Из  этих  данных  авидно,  что  ни  в  одном  случае  не  отмечено»
снижение  урожая  зеленой  массы  в  результате  полного  отказа
от  междурядных  обработок  и  замены  механических  обработок-
внесением  гербицид*®  (сим-азииа).
 Второй  пример  с  обработкой  сахарной  свеклы  приводит  а
своей  работе  Л.  А.  Инкмн.  Опыт  проведен  в  условиях  Алтай¬
ского  края  (Хабаровский  район,  совхоз  им.  Анатолия)  на  вы-
щелоченных  среднемощных  (мало-  и  среднегумусовых  почвах
(табл.  52).  В  качестве  гербицида  применялся  далапон  в  дозе
 7 	кг/га  (действующего  начала).
 Эти  данные  подтверждают  целесообразность  отказа  в  извест¬
ных  случаях  от  междурядных  обработок.  Урожай  <при  этом  не
снижается,  а  в  некоторых  случаях  даже  повышается.
 Вместе  с  тем  полученные  автором  данные  свидетельствуют'
о  необходимости  учитывать  погодные  условия  при  планирование
вегетационных  обработок.  В  1964  г.  с  большим  количество^-
осадков  эффективным  оказался  вариант  обработки  «почвы  с  глу¬
боким  предпосевным  рыхлением.
 148

Таблица  52
 Урожай  корнеплодов  сахарной  свеклы  (в  ц/га)
в  зависимости  от  различной  обработки  почвы
 Вариант  обработки
 1962  г.
 1963  г.
 1964  г.
 Культивация  междуря¬
дий  (контроль)  .  .  .
 156,0  +  6,0
 68,0  ±2,0
 183,0±  3,3
 Без  междурядных  обра¬
боток  (далапон  7  кг/га)
 210,0  ±7,0
 77,0  ±2,6
 186,0  ±4,2
 Культивация  междуря¬
дий  +  дополнительное
глубокое  рыхление  .  .
 136,0  ±1,0
 63,0  ±  1,0
 190,0  ±3,1
 Культивация  междуря¬
дий  на  фоне  глубо¬
кого  предпосевного
рыхления
 89,0  ±3,0
 55,0  ±1,2
 240.0  ±4,0
 Данных,  подобных  приведенным,  теперь  получено  много  как
в  нашей  стране,  так  и  за  рубежом.  Особый  интерес  представ¬
ляют  данные,  касающиеся  приемов  выращивания  картофеля,  из
которых  можно  установить,  что  на  почвах  окультуренных  одно
рыхление  —  окучивание—позволяет  получать  такие  же  урожаи,
как  и  при  четырех  окучиваниях..
 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ  ПОЧВ
 ФИзикоiiviexаттические  свойства  почв  нередко  выступают  в  ка¬
честве  важнейших  их  характеристик.  Эти  свойства  играют  ре¬
шающую  роль  при  механической  обработке  почвы,  и  прежде
всего  яри  решении  многочисленных  энергетических  проблем,
связанных  с  обработкой  почвы,  в  том  числе  и  с  затратами  го¬
рючего  для  выполнения  этих  работ.
 Флзико-аделаничеокие  свойства  почвы  оказываются  решаю¬
щими  при  подборе  материалов  для  рабочих  органов  сельскохо¬
зяйственных  машин,  и  они  же  определяют  скорость  износа  этих
органов.  Нельзя  их  также  игнорировать  при  выборе  форм  со¬
ответствующих  рабочих  органов,  если  мы  добиваемся  высокого*
эффекта  от  обработки.  При  -этом  речь  идет  о  физико-механиче¬
ских  свойствах  не  отвлеченной,  а  реальной  почвы  того  или  иного
механического  состава,  известного  содержания  органического  ве¬
щества,  той  л  л  и  иной  влажности.  Значит,  мы  должны  ясно  пред¬
ставлять  кривые  зависимости  физико-механических  свойств  от
механического  состава  почвы,  содержания  в  ней  гумуса,  влаги,
структурного  и  .микроструктурного  состава  и  т.  д.  Физико-ме¬
ханические  свойства  почв  имеют  важное  значение  для  жизни
растений.  Известно,  что  именно  они  оказывают  решающее  влия¬
ние  на  характер  распределения  корневых  систем  культурных
растений  по  профилю  почвы.  Спрашивается,  что  же  общего  ме¬
жду  проникновением  металлического  клина  и  корня,  а  тем  бо-
 149

лее  корневого  волоска  в  почву?  В  одном  случае  всепроникаю¬
щий  металл,  в  другом  ии  в  какое  сравнение  не  идущее  с  ним
движение  биологической  ткани,  неспособное,  казалось  бы,  про¬
никнуть  в  мертвый  грунт,  преодолеть  стоящее  на  пути  сопро¬
тивление.  Но  даже  самый  поверхностный  анализ  (позволяет
установить  много  общего  в  проникновении  в  тючву  корней  и  ме¬
таллических  (плунжеров.  В  биологии  широко  известно,  что  удель¬
ное  давление  корня  нередко  достигает  колоссальных  размеров,
значительно  превышающих  удельное  давление  многих  рабочих
органов  сельскохозяйственных  'машин.
 BiMecre  с  тем  до  настоящего  времени  в  агрономии  все  еще
весьма  слабо  разработана  методика  исследования  силы,  раз¬
виваемой  корнями  и  корневыми  волосками  при  преодолении
сопротивления  тючво-грунтов.  Часто  эти  явления  мы  рассматри¬
ваем  на  основе  определения  физико-механических  свойств  почвы.
Вот  почему  и  в  биолого-агрономическом  аспекте  очень  важно
в  деталях  знать  физико-механические  характеристики  почвы.
 Следует  отметить,  что  эта  область  человеческих  знаний  от¬
носится  к  наиболее  молодым.  Если  в  начале  .века  складывались
лишь  элементарные  представления  о  механике  почсв,  главным
образом  качественного  характера,  то  весьма  (быстрое  развитие
она  получила  в  последние  40—50  лет,  когда  в  сельское  хозяй¬
ство  начала  проникать  механическая  тяга—тракторы,  тягачи
и  мощные  сельскохозяйственные  машины.
 Рациональное  использование  новой  техники,  точное  понима¬
ние  законов  ее  взаимодействия  с  почвой  в  процессе  выполнения
производственных  операций  стало  реальной  необходимостью
Именно  это  обусловило  бурное  развитие  многих  разделов  ме¬
ханики  ,почв.
 Твердость  почвы.  Физико-механические  свойства  почвы  иг¬
рают  существенную  роль  не  только  при  анализе  операций  по
обработке  почвы,  но  и  при  рассмотрении  биологических  явле¬
ний  в  ней.
 Для  оценки  условий  в  почве,  кроме  плотности  и  пористости,
очень  важной  является  характеристика  сопротивления  почвы
вхождению  в  нее  стержней  или  клиньев,  называемых  плунже¬
рами.  Величина  сопротивления  почвы  вхождению  плунжера  в
какой-то  степени  отражает  сопротивление,  испытываемое  почво¬
обрабатывающими  орудиями  (при  обработке  почвы,  и  выражает¬
ся  в  кг/см!2.
 При  проникновении  плунжера  в  почву  происходит  раздви-
жение  почвенных  частиц  и  микро-,  а  также  макроагрегатов.  При
этом  вокруг  плунжера  в  этот  момент  идет  процесс  уплотнения
почвы.  Сопротивление  почвы  вхождению  стержня  находится  в
прямой  и  тесной  зависимости  от  ее  плотности.  Но  это,  однако,
не  дает  каких-либо  оснований  называть  эту  характеристику
плотностью  почвы,  как  это  нередко  делают  многие  авторы.  В  то
время  как  плотность  характеризует  количественное  соотношение
 150

фаз  в  почве,  величину  ее  общей  пористости,  ее  структуру,  твер¬
дость  характеризует  сопротивление  почвы  вхождению  плунжера
и  является  показателем  механических  свойств  почвы  как  объ¬
екта  для  обработки  сельскохозяйственными  машинами  и  ору¬
диями.  Н.  В.  Щучкин  определяет  твердость  почвы  как  сопротив¬
ление  ее  вхождению  какого-либо  тела  (цилиндра,  конуса,  шара,
клина  и  других).  Уже  из  сказанного  видно,  что  при  одной  и  той
же  плотности  данной  почвы  ее  твердость  может  претерпевать
значительные  колебания  в  зависймоюти  от  влажности.
 По  данным  П.  У.  Бахтина,  между  твердостью  и  влажностью
сточвы  существует  весьма  тесная  связь,  характеризующаяся  вы¬
соким  обратным  коэффициентом  корреляции,  часто  достигаю¬
щим  0,8—1,0.  Автор  экспериментально  установил,  что  наимень¬
шей  твердостью  обладают  дерново-подзолистые  легкосуглинис-
тые  почвы.  При  влажности  20—30%  здесь  твердость  колеблется
©  пределах  13—18  кг/см2.  Для  разных  почв  при  переменной
влажности  твердость  может  изменяться  в  весьма  широком  диа¬
пазоне  —  ог  5—7  до  45  кг/см2.  Отмечается  также  тесная  связь
между  твердостью  и  удельным  сопротивлением  почвы  при  па¬
хоте.  Если  рассматривать  твердость  вдоль  профиля  почвы,  то
для  дерново-подзолистых  почв  с  ярко  выраженной  дифферен¬
циацией  профиля  на  горизонты  наименьшая  твердость  отме¬
чается  в  пахотном  слое,  наиболее  высокая  в  иллювиальном  го¬
ризонте  и  промежуточная  —  в  других  горизонтах  Поэтому
нельзя  согласиться  с  авторами  многих  исследований,  предлагаю¬
щими  при  постановке  опытов  создавать  различную  плотность
путем  приложения  к  поверхности  делянок  различных  давлений.
Такой  подход  возможен  только  на  данной  почве  и  при  постоян¬
ной  влажности.  И,  наоборот,  нельзя  по  твердости  определять
плотность  почвы,  если  влажность  почвы  не  постоянная.
 Для  измерения  твердости  почв  служат  твердомеры,  динамо¬
графы  и  некоторые  устройства.  Устройство  ряда  приборов  осно¬
вано  на  том,  что  плунжер  входит  в  почву  либо  под  дейст¬
вием  удара  при  падении  самого  прибора  вместе  с  плунжером,
либо  плунжер  находится  в  покое,  а  вхождение  его  в  почву  вы¬
зывается  ударом  падающего  груза  постоянного  веса.  Примером
могут  служить  лопата  Гаспорена,  ломики  Н.  Н.  Железнова,
С.  А.  Захарова  и  др.,  отличающиеся  лишь  формой-  входящего
в  почву  органа  и  весом  всего  прибора.  Способ  их  применения
следующий:  прибор  падает  по  вертикали  с  определенной  вы¬
соты,  а  мерой  твердости  служит  величина  заглубления  плун¬
жера.  Ряд  приборов  построен  на  принципе  копра.  Например,
Колтон  предложил  для  этих  целей  лопатку,  которая  вгоняется
в  почву  при  помощи  падающего  кольцевого  груза.
 Простой  по  устройству,  портативный  и  удобный  в  работе
подобного  рода  прибор  создан  во  Всесоюзном  научно-исследо-
вательском  дорожном  институте.  Прибор  получил  название
твердомера  ДорНИИ.  На  рис.  31  мы  приводим  вариант  этого
 151

прибора  с  весьма  незначительными  изменениями,  внесенными  в
первоначальную  его  конструкцию  в  Агрофизическом  институте.
Важным  достоинством  этого  прибора  является  возможность  его
изготовления  почти  в  любой  мастерской.
 По  стержню  3  ходит  груз  2  весом  2,5  кг.  В  верхней  и  ниж¬
ней  частях  стержня  имеются  упоры  1,  4,  ограничивающие  подъ¬
ем  и  падение  груза  сверху  и  снизу.  Расстояние  между  ограни-
^ 	чителями  40  см.  При  падении  груза  затрачивает¬
 ся  работа  в  1  кгм.  На  том  же  стержне-закреплен
отвес  6,  позволяющий  держать  прибор  в  верти¬
кальном  положении.  Рабочим  органом  служит
цилиндрический  сменный  стержень  5  длиной
10  см,  он  укреплен  в  приборе.  На  поверхность
плунжера  нанесены  деления,  по  которым  можно
определить  глубину  погружения  стержня.  Вслед¬
ствие  значительного  различия  в  плотностях  ис¬
следуемых  почв  прибор  комплектуется  тремя
плунжерами  с  площадью  сечения  2,  3  и  4  см2
(16,  19,6  и  22,6  мм  в  диаметре).
 Принцип  пользования  этим  простым  прибо¬
ром  может  быть  различным.  Одни  исследователи
определяют  количество  ударов,  необходимых  для
погружения  плунжера  в  почву  на  всю  его  глу¬
бину  в  100  мм.  Следует,  однако,  заметить,  что
в  данном  случае  определяется  не  только  твер¬
дость  почвы,  но  и  в  какой-то  степени  ее  способ¬
ность  к  уплотнению,  так  как  при  каждом  после¬
дующем  ударе  погружение  плунжера  происходит
в  уплотненную  предыдущим  ударом  или  ударами
почву.
 Другие  авторы  принимают  за  показатель
твердости  глубину  погружения  плунжера  от  од¬
ного  удара  груза.  В  первом  случае  показателем
погружения  почвы  служит  удельная  работа
(в  кг/см2),  затрачиваемая  на  полное  погружение
плунжера.  Во  втором  —  таким  показателем  яв¬
ляется  глубина  погружения  под  влиянием  одного
удара  в  1  кгм.  Второй  способ,  при  котором  каж¬
дое  определение  производится  с  установлением
прибора  на  новом  месте,  представляется  нам  бо¬
лее  приемлемым.
 Определение  проводят  при  одинаковой  влаж¬
ности  почвы  на  всех  вариантах  опыта,  так  как
сопротивление  ее  вхождению  плунжера,  ее  твер¬
дость  является  функцией  не  только  плотности,
но  и  влажности.  В  тех  случаях,  когда  влажность  почвы  в  опыте
различна,  ее  следует  при  каждом  определении  фиксировать.  За¬
тем  составляют  кривую  зависимости  твердости  почвы  от  влаж¬
 Рис.  31.  Твер¬
домер  ДорНИИ
в  модификации
АФИ.
 1  —  верхний  упор,
2  —■  подвижный
груз,  «?—  стержень,
4  —  нижний  упор,
«5  —  плунжер,  6  —
отвес.
 152

ности  дри  данной  плотности.  Пользуясь  этой  привой  и  данными
по  твердости,  полученными  на  вариантах  опыта,  можно  устано¬
вить,  за  счет  чего  получены  различия  по  твердости  на  вариан¬
тах:  влажности  или  применения  алротекнических  мероприятий..
 Вследствие  значительной  пестроты  в.почвенном  покрове  оп¬
ределения  твердости  понвы  проводят  до  60—70  и  более  раз.
Определения  твердости  проводят  на  разных  глубинах.  При  об¬
работке  материалов  исследований  выводится  средне  ар  и  фм  еги  -
ческий  показатель,  который  обычно  обладает  достаточно  высо¬
кой  достоверностью.  В  качестве  примера  приведем  некоторые
данные  по  определению  сопротивления  почвы  вхождению  плун¬
жера,  полученные  нами  совместно  с  И.  И.  Кочуровой  (табл.  53)^
 Таблица  53
 Зависимость  сопротивления  вхождению  плунжера
от  характера  и  глубины  обработки  дерново-слабоподзолистой
суглинистой  почвы
 Вариант  обработки
 Величина  погружеиия^плуи-
жера  (мм)  при  50  определениях
иа  глубине  (см)
 0—Ю
 10-20
 <20-30
 30—40
 Обработка  плугой  с  предплужником
 35
 15
 6
 6
 Обработка  плугом  с  предплужни¬
ком  и  с  почвоуглубительной  ла¬
пой
 43
 25
 22
 15
 Поверхностная  обработка  дисковой
бороной
 36
 15
 8
 5
 При  проведении  основной  обработки  на  значительную  глу¬
бину  поверхность  подзолистой  почвы  приобретает  пеструю*
оюраюку  вследствие  извлечения  на  поверхность  плутом  подзо¬
листого  или  иллювиального  горизонта.  (Соответственно  и  расте¬
ния  приобретают  пестрый  вид,  обусловленный  слабым  разви¬
тием  тех  растений,  которые  попали  на  малогумусированные
пятна.  Здесь  растения  испытывают  не  только  недостаток  пита¬
тельных  элементов,  но  и  угнетение  вследствие  отрицательных
физико-меканичеюких  свойств  почвы.  Это  легко  устанавливается
при  определении  твердости  (табл.  54).
 Из  приведенных  данных  можно  заключить,  что  метод  позво¬
ляет  объективно  оценивать  качество  пахоты.  В  данном  случае
ясно  видно,  что  плохие  растения  выросли  на  микроучастках  со
значительно  большей  твердостью  почвы.  Как  показали  анализы,
по  содержанию  гумуса,  по  актуалыюй  кислотности  и  содержа¬
нию  элементов  питания  пятна  со  слаборазвитыми  растениями
действительно  находились  на  тех  вариантах  обработки,  где
имело  место  выворачивание  на  поверхность  тяжелого  уплотнен¬
ного  суглинка.  Аналогичные  данные  мы  находим  в  работах
Л.  У.  Бахтина.
 153

Таблица  54
 Сопротивление  почвы  вхождению  плунжера
на  микроучастках  с  разным  состоянием  растений
 (определение  в  слое  0—10  см;  культура  —  овес)
 Средняя  глубина  проникновения
 плунжера  (см)
 Состояние  растений
 микроучастки
 1-й
 2-й
 3-й
 4-й
 5-й
 Хорошее  ....
 29
 38
 31
 31
 38
 Плохое  .....
 14
 14
 11
 23
 14
 Оригинальную,  сравнительно  простую  конструкцию  твердо¬
мера  предложил  Н.  А.  Качинский  еще  в  1930  г.  (рис.  32).  При
работе  -прибор  устанавливается  так,  чтобы  платформа  1  была
в  горизонтальном  -положении.  На  эту  платформу  ставится  груз,
 который  вместе  с  весом  прибора  состав¬
ляет  10  кг.  Под  тяжестью  груза  шипы  3
погружаются  в  почву;  глубину  их  погру¬
жения  можно  установить  по  верхнему
краю  втулки  2.  Отсчет  производится  че¬
рез  30  сек,  после  установления  груза  на
платформу.  В  зависимости  от  плотности
почвы  можно  пользоваться  приборами  с
разным  числом  шипов:  на  плотной  почве
их  меньше,  на  рыхлой  —  больше.  Пло¬
щадь  сечения  каждого  шипа  0,2  см2.  При
очень  большом  сопротивлении  почвы  ос¬
тавляют  один  центральный  шип,  можно
также  увеличивать  вес  нагрузки.
 Следует  также  упомянуть  другой  со¬
временный  вариант  твердомера  Н.  А.  Ка-
чинского.  Принцип  его  действия  основан
на  вхождении  плунжера  в  почву  под  дей¬
ствием  пружины.  Прибор  этот  портати-
/-платформа  для  груза, 	вен  и  рекомендуется  для  использования  в
 2 	втулка  для  отсчета 	ЭКСПеДИЦИОННЫХ  УСЛОВИЯХ.  С  его  ПОМО-
 глубины  погружения,  3  — 	^  i
 шипы  для  погружения 	щью  можно  без  больших  затрат  времени
 в  почву. 	определить 	твердость  почвенных  горизон¬
 тов.  Для  использования  твердомера  на
различных  по  твердости  почвах  предусмотрены  сменные  пру¬
жины,  создающие  следующие  усилия  на  плунжер  (в  кг):  0,6;  2;
3;  4;  6;  8;  12;  16;  18.
 Прибор  тарируется.  На  корпус  прибора  нанесены  деления
шкалы;  в  комшлекте  прибора  имеется  тариршочная  таблица.
Неудобствю  прибора—в  необходимости  его  тарировки  и  ишоль-
 Рис.  32  Твердомер
Качинского.
 154

эования  тарированной  таблицы.  Наличие  пружин  в  приборе  тре¬
бует  его  частой  градуировки.
 На  ряс.  33  приводится  общий  вид  твердомера  Горячкина.
Принцип  действия  прибора  состоит  в  следующем.  Вращением
рукоятки  через  коническую  шестерню  1  в  почву  вводится  шток  &
с  той  или  иной  насадкой.  Дав¬
ление  от  подвижной  рамки  2
на  шток  передается  пружи¬
ной  3.  Сжатие  пружины  реги¬
стрируется  карандашом,  кото¬
рый  чертит  диаграмму  на  лен¬
те,  навернутой  на  барабан  4.
 Барабан  вращается  при  помо¬
щи  пружины  5,  находящейся
внутри  пего.  Пружина  закручи¬
вается  и  сдерживается  шнуром
7,  закрепленным  на  подставке
твердомера.  Прибор  позволяет
измерять  и  непрерывно  запи¬
сывать  твердость  вдоль  всего
изучаемого  профиля  до  нуж¬
ной  глубины.  Для  различных
почв  могут  подбираться  раз¬
личные  по  форме  и  габаритам
плунжеры-насадки.  По  свиде¬
тельству  многих  эксперимента¬
торов  (Н.  В.  Щучкина,  П.  У.
 Бахтина  и  др.),  твердомер
(твердограф)  Горячкина  без¬
отказен  в  работе,  прост,  удо¬
бен,  позволяет  получить  объ¬
ективные  данные.  Основным
недостатком  прибора,  как  и
других  пружинных  твердоме¬
ров,  является  необходимость
периодической  тарировки  пру¬
жины,  а  также  то,  что  пло¬
щадь  диаграммы  определяется
при  помощи  другого  прибора  —
планиметра.
 Твердомер  ВИСХОМ  слу¬
жит  для  определения  сопротив'
ления  почвы  расклиниванию.
 Прибор  позволяет  определять
 силу  сопротивления,  возникающую  при  вертикальном  погру¬
жении  в  нее  плунжера.  Сопротивление  почвы  вызывает  дефор¬
мацию  силоизмерительных  пружин,  которая  фиксируется  штиф¬
том  на  диаграммной  ленте.  Передача  движения  к  ведущему  ба-
 Рис.  33.  Твердомер  Горячкина.
 155-

рабану  регистрирующего  аппарата  производится  автоматически
при  помощи  винтового  механизма,  обеспечивающего  движение
ленты  лишь  при  погружении  плунжера.  Максимальное  погруже¬
ние  плунжера  в  почву  —  30  см.
 Большой  интерес  представляет  созданный  в  ВИСХОМе  поч¬
венный  интегрирующий  твердомер.
 Рассмотрим  зависимость  твердости  от  типа  почвы  и  ее  влаж-
'ности.
 Для  обыкновенного  тяжелосуглинистого  чернозема
 Н. 	В.  ТПушкин  приводит  следующие  данные.  До  дождей,  когда
 влажность  почвы  после  уборки
зерновых  составляла  13,5—
16,0%  к  весу  почвы,  конечное
усилие  вдавливания  конуса
равнялось  62  кг/см2,  а  после
дождей,  когда  влажность  по¬
высилась  до  23%,  это  усилие
снизилось  до  36  кг/см2.  У  де¬
градированного  суглинистого
чернозема  при  влажности
13,8%  рассматриваемая  вели¬
чина  составляла  41  /сг,  а  у  су¬
песчаной  почвы  при  влажности
7,7%—лишь  25  кг.  Из  этих
данных  видно,  что  твердость
является  функцией  механиче¬
ского  состава,  содержания  гу¬
муса  и  связности  почвы,  а  так¬
же  ее  влажности.
 На  рис.  34  приведены  дан¬
ные  П.  У.  Бахтина  о  зависимо¬
сти  твердости  от  влажности
для  обыкновенного  террасово¬
го  чернозема  на  участках,  за¬
нятых  разными  культурами.
Из  этого  графика  легко  уста¬
новить,  что  обратная  зависи¬
мость  твердости  от  влажности
сохраняется  в  весьма  широкой
роль  для  величины  твердости
играет  и  предшествующая  культура  (степень  пронизанности
почвы  корнями  растений).  Самос  низкбе  ее  значение  на  поле
после  пропашной  культуры,  самое  высокое  при  прочих  равных
условиях  —  на  полях,  занятых  люцерной,  и  на  целине.
 Еще  недавно  многие  исследователи  искали  зависимость  ме¬
жду  твердостью  и  тяговым  сопротивлением  почвы,  так  как  в  из¬
мерениях  последнего  испытывались  большие  трудности.  Однако
в  настоящее  время  создан  ряд  весьма  точных  приборов  для  из¬
 Рис.  34.  Зависимость  твердости  от
.влажности  для  обыкновенного  тер¬
расового  чернозема  под  различными
культурами  (по  Бахтину).
 J  —  целипа,  2  —  люцерна,  3  —  пшеница
яровая,  4  —  рожь  озимая,  5  —  ячмень,
6  —  свекла  сахарная.
 области  влажности.  Известнуп
 156

мерения  энергетических  затрат  при  обработке  почвы,  и  надоб¬
ность  в  кошенных  данных  миновала.
 Удельное  сопротивление  почвы.  Для  определения  силы  тяги
•плуга  (р)  В.  Н.  Горячкин  предложил  широко  известную  рацио¬
нальную  формулу:
 Р  =  fg  +  НдаЬ  + 	>2аЬ.
 Первый  член  формулы  tg—  трение  плуга  в  борозде,  при  этом
g—  вес  плуга,  /  —  коэффициент,  аналогичный  коэффициенту  тре¬
ния  металл—почва.
 Второй  член  формулы  Н  даЬ—усилие,  затрачиваемое  на  от¬
резание  и  деформацию  пласта.  В  данном  случае  ab—площадь
поперечного  сечения  пласта  (с  —  глубина  пахоты,  Ь  —  ширина
захвата  при  вспашке),  Нд  —коэффициент  деформации  почвы
на  единицу  площади  поперечного  сечения  пласта  (в  кг/см2).
 Сила  тяги  (тяговое  усилие),  отнесенная  к  единице  попереч¬
ного  сечения  пласта,  носит  название  удельного  сопротивления
при  вспашке.  Эта  характеристика  является  весьма  сложной.
Она  включает  трение  плуга  о  борозду,  усилие  деформации  пла¬
ста  и  некоторые  другие  составляющие.
 Третий  член  формулы  Горячкина  отражает  затраты  тяговых
усилий  на  движение  массы  пласта  со  скоростью  V  по  отвалу
плуга  и  отбрасывание  его  в  борозду  (м/сек).  Этот  член  фор¬
мулы  Горячкина  возрастает  пропорционально  .квадрату  скоро¬
сти  вспашки.  В  такой  же  степени  растет  величина  тягового  уси-
.лия.  Так,  если  при  скорости  движения  плуга  0,5  м/сек  (или
 1,8 	км/час)  сопротивление  составляло  4—5  л.  с.,  то  при  1,5  м/сек
{5,4  км/час)  оно  будет  составлять  12—15  л.  с.
 ■Важное  значение  в  разбираемой  формуле  имеет  трение
почвы  о  металл.  Именно  этим  трением  определяется  затрата
энергии  на  передвижение  пласта  почвы  по  рабочим  органам
плуга.  Для  измерения  коэффициента  трения  стали  о  почву
Г.  Н.  Синеоко©  предложил  специальный  прибор.
 Представляют  большой  интерес  закономерности  изменения
коэффициента  трения  в  зависимости  от  состояния  почвы.  Коэф¬
фициент  трения  почвы  о  металл  имеет  самое  малое  значение  при
сухой  почве,  а  по  мере  увлажнения  почвы  он  растет.  Однако
максимальную  величину  коэффициент  трения  приобретает  не
при  самой  высокой  .влажности,  а  лри  некоторой  средней,  после
чего  он  снова  начинает  снижаться.  Такой  ход  этого  коэффи¬
циента  представляется  вполне  понятным,  если  учесть,  что  в  су¬
хом  состоянии  почвы  силы  сцепления  почвенных  частиц  и  агре¬
гатов  с  металлом  сравнительно  слабы.  По  мере  увлажнения
почвы  и  набухания  поверхностей  частиц  и  агрегатов  нарастают
силы  их  сцепления  и  трения  с  металлом.  Нередко  в  результате
яалипания  почвенных  частиц  на  металл  трение  и  сцепление
почвы  о  металл  переходит  в  сцепление  и  трение  почвы  о  почву.
Этому  моменту  и  соответствует  максимум  значения  коэффици¬
 157

ента.  Однако  при  дальнейшем  обводнении  частиц  почвы  в  по¬
следней  (точнее,  в  крупных  ее  порах)  появл,яется  свободная
вода,  служащая  своеобразной  смазкой  между  почвой  и  метал¬
лом.  Это  ведет  к  снижению  коэффициента  трения.
 Приведенное  рассуждение  позволяет  рассматривать  некото¬
рые  теоретические  проблемы  обработки  почвы.  На  самом  деле,
если  при  максимальной  влажности  почвы  коэффициент  трения
минимальный,  то,  казалось,  именно  цри  такой  влажности  и  сле¬
довало  бы  обрабатывать  почву,  так  как  это  обеспечило  бы  ми¬
нимум  расхода  топлива  и  моторесурсо©  тягачей  и  было  бы  весь¬
ма  целесообразно  с  точки  зрения  сохранения  почвенной  влаги
Однако  при  такой  влажности  резко  снижаются  силы  сцепления
колес  или  гуюевиц  трактора  с  почовой,  вследствие  чего  наблю¬
дается  пробукшвание.  Наряду  с  этим  цри  чрезмерно  высокой
влажности  не  происходит  крошение  почвы  и  не  образуются  но¬
вые  агрегаты,  как  это  можно  было  видеть  из  данных,  приведен¬
ных  в  разделе  о  структуре  почв.  При  этом  качество  пашни  ос¬
тается  неудовлетворительные.
 Стремление  получить  лучшее  крошение  почвы  при  наимень¬
ших  энергетических  затратах  привело  к  весьма  заманчивой
мысли:  обрабатывать  (почву  при  влажности  наилучшего  кроше¬
ния,  обеспечивая  при  этом  на  границе  почва—(металл  плуга
образование  тонкой  водной  пленки,  предоставив  ей  роль  смазки
между  почвой  и  металлом  Тем  самым  коэффициент  трения  мо¬
жет  быть  значительно  снижен.  Для  этих  целей  ряд  исследова¬
телей  (С.  И.  Долгов,  В.  П.  Жузе,  Б.  И.  Широков  и  др  )  пред¬
ложили  использовать  эффект  электроосмоса,  или  так  называе¬
мую  «электросмазку».  На  основании  лабораторных  опытов  ав¬
торы  установили,  что  если  к  поверхности  отвала  подать  отрица¬
тельный  электрический  заряд,  а  к  стойке  плуга  —  положитель¬
ный,  на  границе  почва  —  отвал  будет  наблюдаться  увлажнение
поверхности  почвы;  вода  будет  образовывать  пленку.  Лабора¬
торные  опыты  подтверждают,  что  под  влиянием  электроосмоса
происходит  увлажнение  и  снижение  трения  почвы  о  металл.
 В  полевых  условиях  этот  эффект  далеко  не  всегда  ясно  вы¬
ражен.  Это,  вероятно,  потому,  что  сбор  воды  на  поверхности
раздела  почва—металл  отвала  требует  времени  и  даже  при  низ¬
ких  скоростях  движения  орудий  слой  влаги  не  успевает  возоб¬
новиться.  Кроме  того,  расчеты  показывают,  что  прием  электро-
смазки  требует  значительных  затрат  электроэнергии  До  сих  пор
также  нет  удовлетворительного  разрешения  задачи  подачи  элек¬
троэнергии  к  движущемуся  ,по  полю  трактору.  Поэтому  элек-
троомазка  не  -получила  практического  применения.  Однако  это
не  исключаех  возможности  использования  такого  интересного
предложения  в  дальнейшем.
 Трение  почвы  о  металл  в  значительной  степени  зависит  от
гранулометрического  состава  почвы.  Н.  К.  Крупский,  П.  А.  Гав¬
рик,*  JI.  С.  Ермолов  показали,  что  абразивные  свойства  почвы
 158

в  значительной  степени  зависят  от  содержания  в  ней  частиц  1—
0,25  мм.  С  повышением  содержания  последних  износ  лемехоз
возрастает.  Причем  отмеченная  зависимость  носит  линейный
характер.  В  такой  же  степени  это  относится  и  к  трению.
 Большое  значение  имеет  структура  почвы.  Чем  лучше  выра¬
жена  макроструктура  почвы,  тем  в  большей  степени  это  сказы¬
вается  на  понижении  трения.  Почвы  с  лучшей  структурой  при
всех  прочих  равных  показателях  обладают  меньшим  коэффици¬
ентом  трения.  Дело,  по-видимому,  заключается  в  том,  что  в
структурной  лочше  наблюдается  меньшее  число  контактов  между
почвой  и  металлом  при  прохождении  пласта  по  поверхности
отвала.  Таким  обравом,  структурная  почва  представляет^  наи¬
более  совершенной  для  механической  обработки.
 Тяговое  усилие,  а  следовательно,  и  удельное  сопротивление
зависят  от  многих  других  свойств  почвы.  Мы  уже  видели  из
формулы  В.  Н.  Горячкина,  что  наряду  с  трением  важное  значе¬
ние  имеет  здесь  усилие,  затрачиваемое  на  отрезание  и  дефор¬
мацию  пласта.  Следовательно,  не  только  механический  и  струк¬
турный  составы  сказываются  на  величине  удельного  сопротив¬
ления,  но  также  и  растительные  остатки  и  корни  в  почве.
 Как  было  указано  выше,  удельное  сопротивление  представ¬
ляет  большой  теоретический  и  практический  интерес.  Мы  при¬
вели  некоторые  данные,  определяющие  величину  этого  пара¬
метра  почвы  в  зависимости  от  свойств  последней  и  истории
поля.  Тем  не  менее,  данных  по  этому  вопросу  еще  очень  мало.
Поэтому  в  специальной  литературе  мы  не  встречаем  достаточ¬
но  систематизированной  классификации  почв  по  удельному  со¬
противлению.  Нам  представляется,  что  объяснение  ограничен¬
ности  данных  кроется  в  том,  что  до  последнего  десятилетия
измерение  величин,  определяющих  удельное  сопротивление,
было  связано  с  большими  трудностями.  Так,  тяговые  усилия  из¬
мерялись  динамографами,  приборами  сложными  и  капризными.
С  помощью  динамографов  удавалось  записывать  диаграмму
суммарных  тяговых  затрат,  получаемых  двумя  динамографами
типа  Амслера  и  ВИСХОМ.  Последний  приведен  на  рис.  35.
 BecbMia  сложной  была  не  только  работа  в  поле  по  получе¬
нию  диаграмм  (динамометр  ирование),  но  и  последующая  их
камеральная  обработка.  Эта  последняя  операция  обычно  зани¬
мала  в  2—3  раза  больше  времени,  чем  полевая  работа.  Кроме
тяговых  усилий,  требуется  определить  параметры  пласта,  т.  е.
его  ширину  и  глубину.  Если  ширина  пласта  в  какой-то  степени
задается  габаритами  корпусов,  то  для  определения  часто  меня¬
ющейся  в  процессе  работы  глубины  вспашки  приходилось  поль¬
зоваться  ручным  бороздомером,  что  было  связано  с  большими
затратами  труда.
 В  настоящее  время  широкое  применение  получили  работо-
меры  для  определения  тяговых  усилий.  На  рис.  36  представ¬
лены  тракторный  тяговый  работомер  марки  РТТК-АФИ,  разра¬
 159

ботанный  в  Агрофизическом  институте  И.  В.  Коробочкиным_
Этим  прибором  автоматимеюки  намеряют  тяговые  усилия  и  путь,,
пройденный  трактором.  На  одном  счетчике  регистрируется  ра¬
бота  в  килО!граммомретрах,  а  на  вторам  —  (путь  в  метрах.  Част¬
ное  от  деления  показаний  пер¬
вого  счетчика  на  показания;
второго  дает  тяговое  усилие  в.
килограммах.  Частное  от  деле¬
ния  последней  величины  на:
площадь  сечения  пласта  дает
удельное  сопротивление  в.
кг/см2.
 Работомер  РТТК-АФИ  под¬
вешивают  между  трактором  и:
прицепным  орудием.  Датчиком
в  приборе  служит  упругий,
стальной  стержень.  Ценной
особенностью  прибора  являет¬
ся  то,  что  записи  производятся
работомером  во  время  работы.
Отпадает  необходимость  в
сложной  обработке  диаграмм.
Используя  этот  прибор,  прямо
в  поле  можно  получить*  нуж¬
ные  данные  для  правильного»
нормирования  тракторных  ра¬
бот,  контроля  расхода  горю¬
чего  и  исправности  трактора.
На  основе  этого  прибора  были
собраны  значительные  данные
по  удельным  сопротивлениям
почв  разных  районов  страны.
 В  настоящее  время  прохо¬
дят  испытания  новые  типы  ра-
Рис.  35.  Динамограф  ВИСХОМ. 	ботомеров  того  же  автора.  Мо~
 стойка,  2-подвижная  каретка.  ЖНО,  НЭПрИМер,  Назвать  ЭЛвК-
 3 	—  лентопротягивающий  механизм,  4  — 	1 	1
 конические  шестеренки,  5  —рукоятка,  6—  ТрОННО-СЧеТНЫе  ТЯГОВЫ0  ДИНа-
втулка,  7,8  сшю^е^п^р^ины,  9  —  шток, 	М0МетрЫ  (ДЭСТ-АФИ),  ОТЛИ-
 чающиеся  рядом  преимуществ
перед  механическими:  они  бо¬
лее  надежны 	и 	точны,  удобнее  в  эксплуатации,  позволяют
 дистанционно 	определять  результаты  измерений.  Индикатор¬
 ный  блок  устанавливают  на  передней  стенке  кабины.  Это  по¬
зволяет  водителю  трактора  следить  за  величиной  тягового  уси¬
лия  на  крюке  трактора,  контролировать  его  загрузку  и  поддер¬
живать  лучший  режим  работы  агрегата.  Для  определения  тяго¬
вых  усилий  в  агрегатах  с  навесными  орудиями  применяют  элек¬
тронно-счетный  ротационный  работомер  «РЭСК-АФИ».  Все  это
 160

позволяет  рассчитывать,  что  в  самом  ближайшем  будущем  мы
будем  располагать  большим  статистически  достоверным  мате¬
риалом  по  тяговым  усилиям  и  удельным  сопротивлениям  почв
страны.
 В  табл.  55  мы  приводим  данные  М.  Н.  Летошнева  п-о  удель¬
ному  сопротивлению  некоторых  поив  страны,  полученные  сотруд¬
никами  Всесоюзного  института  сельскохозяйственного  машино¬
строения.  Все  измерения  проведены  при  низкой  влажности  (от
 8 	до  12%).  Тракторы  работали  на  второй  скорости;  глубина
вспашки  18—20  см;  плуги  трех-  и  четырехкорпусные.
 Хотя  измерения  произведены  при  низкой  влажности  почвы,
но  все  же  полученные  результаты  позволяют  установить  разли¬
чия  в  удельных  сопротивлениях  почв.  В  этом  отношении  особое
 Рис.  36.  Общий  вид  работомера  РТТК-АФИ.
 А  —  привод  (датчик  пути)  для  работы  с  трактором  ДТ-54,  Б  —  датчик  тягового
усилия,  В  —  суммирующий  механизм;  /  —  гибкий  валик,  2—  передняя  прицепная
скоба,  3  —  задняя  прицепная  скоба,  4—  место  присоединения  гибкого  валика  при
работе  с  универсальным  приводом,  5  —  рукоятка  включения  суммирующего  меха¬
низма.
 место  занимают  лессовые  почвы,  у  которых  удельное  сопротив-
ление  иногда  превышает  1,0  кг!см2,  в  то  время  как  у  большин¬
ства  других  оно  колеблется  в  пределах  0,5—0,8  кг/см2.  Решаю¬
щее  значение  в  данном  случае  имеет  микроанрегатный  состав
лёссовых  почв  и  пород,  что  повышает  и  связность  и  сопротивле¬
ние  вспашке.
 Следует  подчеркнуть  справедливость  замечания  А.  Ф.  Про-
’  нина  о  том,  что,  по  В.  Н.  Горячкину,  под  удельным  сопротивле¬
нием  почвы  (/vi)  понималось  следующее  выражение:
 &  P-fQ
 Ai  —  р  ,
 где:  }Q  —  вредное  сопротивление  протаскиванию  плуга.
 Как  замечает  автор,  Ki  отражает  физико-механические
особенности  почвы,  в  то  время  как  обычно  применяемая  фор-
 6  Физика  почв 	161

Таблица  55
Удельное  сопротивление  некоторых  почв  Советского  Союза
 Область
 Фон  почвы
 Удельное
сопротив¬
ление
(KZfCHа)
 Московская
 Курская
 Воронежская
 Куйбышевская
 Волгоградская
 Ростовская
 Харьковская
 Одесская
 Тянь-Шаньский  район
Киргизской  ССР
 Тяжелый  суглинок
 Тяжелосуглинистый
чернозем
Глинистый  чернозем
 Суглинистый  чернозем
 Лёсс
 Жнивье
 Клеверище
 Залежь
 Жнивье
 Дернина
 Жнивье
 Дернина
 Жнивье
 Жнивье
 Залежь
 Стерня
 Пропашная
 культура
 Залежь
 Залежь
 0,4
0,5—0,8
0,  б—0,8
0,4—0,5
0,7—0,8
0,4—0,5
0,6—0,8
0,4
0,4—0,5
0,6—0,8
0,5—0,6
0,6
 0,8
0,7-1,1
 мула  К  =  —рг  больше  направлена  на  определение  конструктив¬
ных  особенностей  орудия  обработки.  Автор  в  своих  опытах  учи¬
тывал  вредное  сопротивление  и  исключал  его  при  определении
 I.
 |i
 £  §
зг  ^
 Л1еханический  состав  почвы
 <
 <
 S
 а
 8
 г»
 			—'  <
 1
 	fa
 •
 t
 о  -подзолистые  почвы
р  -  серые  лесные  почвы
 • 	-черноземы
 о  каштановые  почвы
о  -желтоземы
 # 	сепо-бцрые  и  бурые
почвы
 I
 Рис.  37.  Зависимость  коэффициента  сопротивления  К\  от  механического
состава  различных  почв  (по  Пронину).
 162

Ки  Нельзя  не  учитывать  заме¬
чание  автора,  что  недооценка
роли  механического  состава
■почвы  -в  величине  удельного
сопротивления,  существующая
в  специальной  литературе,  обу¬
словлена  главным  образом  на¬
званной  методической  погреш¬
ностью.
 Еще  более  высокое  значе¬
ние  в  познании  влияния  пара¬
метров  почвы  на  удельное  со¬
противление  имеет  то,  что  при
проведении  опытов  трудно  вы¬
делить  роль  одного  изучаемого
параметра.  Всегда  почвы  от¬
личаются  между  собой  не
только  по  механическому  со¬
ставу,  но  и  по  предшествен¬
нику,  влажности,  засоренности
и  т.  д.  Если  это  учесть,  то  по¬
лучается  вполне  закономерная-
линейная  зависимость  Кх  от
механического  состава  (табл.,
56,  рис.  37).
 Приведенные  данные  доста¬
точно  убедительно  показывают
зависимость  удельного  сопро¬
тивления  от  механического  со¬
става  1Почвы,  что,  несомненно,
соответствует  физической  при¬
роде  рассматриваемых  явле¬
ний.  Известно,  что  взаимодей¬
ствие  между  частицами  в  силь¬
ной  степени  зависит  от  их  раз¬
меров.  В  соответствии  со  ска¬
занным  удельное  сопротивле¬
ние  возрастает  по  мере  пере¬
хода  от  легких  почв  к  глинис¬
тым.  Рассматриваемая  зависи¬
мость,  носящая  линейный  ха¬
рактер,  показана  рис.  38.  Не¬
значительные  отклонения  от
«линейного  закона»  обуслов¬
лены,  как  уже  было  упомянуто
выше,  невозможностью  выде¬
лить  механический  состав  почвы
из  всех  других  ее  параметров.
 Коэффициент  удельного  сопротивления
поч$}  кг/см2
 -  Рис.  38.  Вариационные  кривые  коэф¬
фициента  удельного  сопротивления
почвы  (по  Пронину).
 Черноземы  среднесуглнннстые: 	1 	— 	глу¬
 бина  обработки  16  —  32  см,  влажность  —
4—38%,  2  —  глубина  обработки  18—22  см,
влажность  14  —  23%,  черноземы  тяжело-
суглинистые:  3—  глубина  обработки  16  —
32  см,  влажность  4  —  26%, 	4—  глубина
 обработки  18—22  см,  влажность  15—26%.
 Рис.  39.  Зависимость  удельного  со¬
противления  Kg  от  влажности  дер¬
ново-подзолистой  почвы  (по  Бах¬
тину)  .
 1  —  эксперимент,  2  —  расчет.
 6*
 ПУЛ

Таблица  56
 Зависимость  К\  от  механического  состава  почвы
(кг/сж2;  по  А.  Ф.  Пронину)
 Название  почвы
 О  о
ч  н
 а  2
Я*  о
 <L>  А»-
2
 в  н
£  о  <и
*3  о.  к
Sex
 >а  О  Ч
 Дерново-подзолистые
 Черноземы:
 серо-бурые  .  ,  .
бурые
 Дерново-подзолистые
Серые  лесные  ....
 Черноземы
 Каштановые  .....
Серо-бурые  и  бурые  .
 Дерново-подзолистые
 Черноземы
 Каштановые
 Дерново-подзолистые
 Черноземы
 Каштановые
 Дерново-подзоли  стые
 Черноземы
 Каштановые
 Супесчаные
 19
 8—21
 0,23
 0,038
 54
 8—19
 0,25
 0,046
 40
 7—22
 0,32
 0,062
 Легкосуглинистые
 62
 13—23
 0,30
 0,042
 23
 7—21
 0,32
 0,072
 152
 12—22
 0,33
 0,040
 23
 9—12
 0,26
 0,042
 38
 13—22
 0,35
 0,069
 Среднесуглинистые
 144
 190
 23
 11—21
 14—23
 12—23
 0,36
 0,36
 0,37
 0,019
 0,055
 0,047
 Тяжелосуглинистые
 68
 140
 22
 57
 74
 18
 15—22
 15—26
 14—26
 0,47
0,50
0,48
 Глинистые
 14—23
16—26
 15—24
 0,68
 0,64
 0,70
 0,075
 0,051
 0,046
 0,077
 0,084
 0,073
 0,006
 0,009
 0,005
 0,015
 0,003
 0,027
 0,011
 0,004
 0,009
 0,0С9
 0,004
 0,009
 0,010
 0,009
 0,017
 16,81
 3,85
 18,70
 19,2
 2,54
 3,03
 14,05
 23.36
 12.37
1,52
 19,7
 1,78
 4,66
 1,00
 1,07
 3,24
 5,3
 15,60
 12,73
 0,044
 1,13
 2,65
 15,88
 10,22
 9,51
 1,92
 0,86
 2,02
 11,47
 13,19
 10,55
 1.52
 1.53
2,48
 0,018
 0,012
 0,019
 0,010
 0,031
 0,006
 0,057
 0,022
 0,003
 0,007
 0,020
 0,017
 0,008
 0,020
 0,020
 0,019
 0,036
 Удельное  сопротивление  почвы  и  ее  влажность.  Большой
теоретический  и  практический  интерес  представляет  зависимость
удельного  соироггивления  почевы  от  ее  .влажности.  С  достаточным
основанием  можно  утверждать,  что  знание  этой  зависимости  еще
важнее,  чем  многих  других,  так  как  содержание  влаги  в  почве
подвержено  весьма  большим  .колебаниям,  в  то  время  как  другие
параметры  почвы  либо  вовсе  не  изменяются,  либо  изменяются
периодически,  и  очень  незначительно.
 П.  У.  Бахтин  исследовал  зависимость  удельного  сопротивле¬
ния  от  влажности  на  примере  дернавонподзолистой  почвы
(рис.  39).
 При  низкой  влажности,  близкой  к  влажности  устойчивого
завядания  растений,  удельное  сопротивление  приобретает  мак¬
симальное  значение  (в  данном  случае  около  0,6  кг/см2).  Отсюда
становится  понятным,  поче1му  так  трудно  пахать  или  произво¬
дить  иную  операцию  по  механической  обработке  пересушенной
 164

почвы.  По  мере  увлажнения  сухой  почвы  сопротивление  ее
валашке  понижается,  достигая  минимума,  а  затем  вновь  воз¬
растает  по  мере  обводнения  почвы.  Аналогичные  данные  приво¬
дит  и  А.  Ф.  Пронин  (рис.  40).
 Как  видно  из  этих  данных,  влажность  почвы  оказывает  ре¬
шающее  влияние  на  удельное  сопротивление.  Наряду  с  теоре¬
тическим  значением  она  играет  выдающуюся  роль  в  практиче¬
ском  земледелии.  Как  уже  было  рассмотрено  выше,  обработка
 Влажность  почбы.  %
 Рис.  40.  Изменение  коэффициента  удельного  сопротивления  почвы
в  зависимости  от  ее  влажности  (жнивье,  глубина  обработки  18—
 22  см,  скорость  движения  агрегата  1—1,5  м/сек).
 1  и  6  —  дерново-подзолистые.  2  и  7  —серые  лесные,  3  и  в  —черноземы.
 4  и  9—каштановые,  5  н  10—желтоземы.
 почвы  при  некондиционной  влажности  сопровождается  резким
возрастанием  энергетических  затрат  на  обработку  почвы,  а  так¬
же  резким  ухудшением  качества  пашни  (образование  глыб,  рас¬
пыление  почвы,  замазывание  поверхности  пласта  и  т.  д.).
 В  заключение  отметим  (об  этом  уже  упоминалась  выше),  что
природа  предшественника  (задернелость)  имеет  серьезное  влия¬
ние  на  величину  удельного  сопротивления  вюташке.  На  целине
и  старой  залежи  значение  удельного  сопротивления  на  30—60%
выше,  чем  на  отерне  зерновых  или  после  пропашных  культур.
 165

Интересны  вьвводы  А.  Ф.  Пронина  по  использованию  данных  о
массовом  определении  удельного  .сопротивления  вшашке.  При¬
ведем  здесь  только  данные  одной  таблицы  автора  (табл.  57).
 Таблица  57
 Удельное  сопротивление  некоторых  типов  почв  СССР
 Тил  почв
 Посевная
 площадь
 Площади  почв  с  удельным  сопротивлением.  кг{см1
 до  0.40
 0,41-0,55
 0,56—0,75
 0.76—1  ДО
 1,10—1,30
 млн.
 га
 ч
 млн.
 га
 к
 млн.
 га
 млн.
 га
 %
 млн.
 га
 млн
 га
 %
 Подзолистые  .  .
 40,0
 18,2
 5,7
 14,3
 18,0
 44,8
 10,3
 25,8
 5,4
 13,6
 0,6
 1,5
 Черноземные  .  .
 158,2
 72,0
 14,7
 9,3
 61,1
 38,5
 60,1
 37,9
 19,8
 12,5
 2,8
 1,8
 Каштановые  .  .  .
 12,5
 5,7
 2,9
 23,0
 4,7
 37,6
 3,7
 29,5
 1,2
 9,8
 0,01
 0,1
 Сероземы  ....
 6,2
 2,8
 0,6
 9,8
 1,6
 25,7
 2,7
 43,9
 1,3
 20,6
 ■—
 Другие  почвы  .  .
 2,8
 1,3
 0,8
 29,4
 1,1
 37,7
 0,8
 30,0
 0,1
 2,9
 —
 —
 Итого  ...
 219,7
 100
 24,70
 14,6
 86,5
 38,8
 77,6
 33,5
 27,8
 11,9
 3,5  I
 1,2
 Анализируя  эти  данные,  автор  цриигел  к  выводу,  что  в  парке
почвообрабатывающих  орудий  Советского  Союза  15%  должно
приходиться  на  орудия  для  обработки  почв  с  К  =  0,6;  38%  —
для  почв  с  К  =  0,7;  34%—для  почв  с  /(  =  0,9;  11%  для  почв
с  К  =  Ы  и  2%  для  почов  с  К  ==  1,3  кг/см2.  GaiMo  собой  разумеет¬
ся,  что  указанные  показатели  могут  рассматриваться  лишь  как
примерные.  Дальнейшая  деятельность  научных  и  опытных  учре¬
ждений  должна  быть  направлена  на  уточнение  указанных  цифр
с  учетом  всех  параметров  почв.
 Физические  проблемы,  возникающие  при  обработке  почвы  на
повышенных  скоростях.  В  Программе  КПСС  в  качестве  одного
из  главных  путей  дальнейшего  повышения  производительности
труда  намечено  внедрение  систем  машин  с  высокими  технико¬
экономическими  показателями.
 Многочисленные  исследования,  проведенные  в  нашей  стране
еще  в  30—40—50-»х  годах  рядом  исследователей  (П.  А.  Некра¬
сов,  И.  Ф.  Василенко,  В.  П.  Нарциссов,  П.  Е.  Никифоров,
Д.  В.  Куликов  и  др.),  привели  к  созданию  научно-технических
основ  перехода  к  вопашке  и  другим  приемам  обработки  почвы
на  скоростях  до  2,5  м/сек  (9  и  10  км/час).  Это  оказалось  не
только  технически  возможным,  но  для  перехода  к  таким  скоро¬
стям  не  требовалось  даже  существенной  реконструкции  рабочих
органов  сельскохозяйственных  машин.  Встал  вопрос  о  необходи¬
мости  перехода  к  ишо  л  ьзав  а  шило  более  мощных  и  скоростных
тягачей.  В  решении  этой  проблемы  наряду  с  творчеювдми  поис¬
ками  работников  тракторной  промышленности  весьма  важную
роль  сыграли  и  ученые  сельского  хозяйства  и  в  первую  очередь
один  из  выдающихся  ученых  в  области  теории  тракторов  и
тракторных  двигателей  академик  В.  Н.  Болтинский.  За  срашни-
 166

тельно  короткий  период  времени  под  его  руководством  был  соз¬
дан  ряд  новых  типов  тракторов,  что  открыло  возможность  пе¬
рехода  в  массовом  масштабе  к  скоростной  механической  обра¬
ботке  почвы,  по  крайней  мере  вдвое  превышающей  скорости  об¬
работки  предыдущих  лет.  В  начале  60-х  годов  предпринимались
попытки  выяснить  возможности  и  определить  эффективность
•обработки  почвы  на  скоростях  до  16  км  (П.  В.  Вершинин,
А.  Н.  Косарчук,  Н.  П.  Поясов).
 Переход  к  обработке  почвы  на  повышенных  скоростях  от¬
крывает  широкую  возможность  (в  результате  повышения  произ¬
водительности  труда)  выполнения  всех  работ  в  наилучшие  агро¬
технические  сроки,  сохранения  почвенной  влаги.  А  это  в  конеч¬
ном  результате  приведет  к  повышению  урожая  всех  сельско¬
хозяйственных  культур,  к  своевременной  уборке  урожая  и  к  луч¬
шей  его  сохранности.
 Важной  задачей,  возникшей  >при  переходе  к  скоростной  об¬
работке  почвы,  было  выяснение  физических  свойств  почвы,  ка¬
чества  пашни,  условий  роста  растений  и  их  урожайности.  При
исследованиях  вспашку,  как  правило,  проводили  обычными  плу¬
гами  П-5-35  или  П-5-35М.  Однако  корпуса  применяли  двух  ти¬
пов:  1)  культурной  формы,  2)  специальные  опытные  корпуса
для  работы  на  повышенных  скоростях.  Культурный  корпус
плуга  П-5-35  имеет  сильно  крошащую  рабочую  поверхность.
Угол  установки  лемеха  к  стенке  борозды  равен  42°,  а  ко  дну  бо¬
розды—  30°.  Специальные  корпуса  для  скоростной  обработки
отличались  более  пологой  формой  рабочей  поверхности  и  мень¬
шими  углами  их  установки  к  стенке  и  дну  борозды  (лемех  уста¬
навливается  под  углом  26—28°  к  стенке  борозды  и  16—30°  ко
дну  борозды).  Такая  установка  лемеха  рассчитана  на  меньшее
крошение  почвы  и  экономию  горючего.
 Важной  задачей  корпусов  скоростных  плугов  является
уменьшение  смещения  пласта  при  вшашке,  ликвидация  раз¬
броса  почсвы  и  обеспечение  нормальной  ее  укладки.  В  исследо¬
ваниях  П.  Е.  Никифорова  была  использована  серия  специально
изготовленных  корпусов,  у  которых  лемеха  установлены  под
углами  35,  42  и  50°  к  стенке  борозды.  В  каждой  из  этих  гругап
были  корпуса  с  установкой  лемехов  под  углами  20,  25  и  30°  ко
дну  борозды.  Обработку  почвы  обычными  и  опытными  плугами
производили  на  разных  почвах,  в  разных  климатических  зонах,
на  участках  с  разной  влажностью  и  разными  предшественниками.
 Первой  характеристикой  качества  вспашки  служила  степень
заделки  жнивья  культурных  растений  и  сорняков.  Оказалось,
что  при  повышенной  влажности  почвы  плуги  с  типовыми  корпу¬
сами  залипают  и  не  дают  нормальной  пахоты  при  рабочих  ско¬
ростях  до  3—4  км/час.  Дальнейшее  же  повышение  (рабочих  ско¬
ростей  приводит  к  разбросу  почвенных  агрегатов  пахотного
слоя,  оставлению  незаделанными  жнивья  и  сорной  раститель¬
ности.  Плуги  со  скоростными  корпусами  обеспечивали  хорошее
 167

качество  обработки  .почвы  до  скоростей  7—10  км/час.  При  мень¬
ших  скоростях  работы  они  плохо  заделывали  растительные  ос¬
татки.
 Следует,  однако,  при  этом  учитывать,  что  далеко  не  всегда
•плохая  заделка  растительных  остатков  является  отрицательным
явлением.  Можно,  на/пример,  указать  на  специальную  агротех¬
нику,  применяемую  в  Северном  Казахстане  и  во  многих  районах
Западной  Сибири,  в  Зауралье  и  других  районах  страны,  рассчи¬
танную  на  применение  техники,  полностью  или  частично  остав¬
ляющей  на  поверхности  почты  стерню  зерновых  с  целью  борьбы
с  (ветровой  эрозией  и  для  образования  равномерного  но  пло¬
щади  снегового  покрова.  Такие  орудия  сейчас  известны  под  на¬
званием  плоскорезов.
 Таблица  58
 Крошение  почвы  при  различных  установках  лемеха
и  разной  скорости  обработки
 (почва  —  северокавказский  чернозем,  Краснодарский  край)
 Марка  корпуса
 Скорость  движения  плуга
(км/час)
 3,8
 5.3
 7,2
 8.5
 Стандартный  культурный  (П-5-35)
 65,2*
 70,2
 73,3
 75,7
 Экспериментальные:
 К-35-20**
 55,3
 57,3
 60,3
 65,2
 К-35-25
 59,5
 61,7
 65,0
 68,8
 К-35-30
 63,8
 67,3
 69,2
 73,2
 К-42-20
 56,6
 60,2
 63,8
 67,9
 К-42-25
 61,1
 64,8
 67,2
 71,2
 К-42-30
 65,3
 68,9
 71,2
 74,0
 К-50-20
 58,7
 61,8
 65,7
 69,1
 К-50-25
 63,1
 66,3
 70,1
 73,4
 К-50-30
 67,6
 73,2
 74,6
 78,3
 Очень  важное  значение  имеет  крошение  почвы  при  ее  вспаш¬
ке.  Из  давдньЕх  П.  Е.  Никифорова  (табл.  58)  видно,  что  три  всех
скоростях  вспашки  плуги  с  обычным  культурным  отвалом  дают
высокую  степень  крошения  почвы.  На  -  долю  комков  крупнее
50  мм  падает  в  этом  случае  всего  25—35%  почвы.  Для  экспе¬
риментальных  плугов  характерно  худшее  крошение  при  малых
углах  установки  лемехов  к  стенке  и  дну  борозды  и  улучшение
крошения  при  переходе  к  большим  углам  установки  лемеха.
Вместе  с  тем  крошение  лочвы  экспериментальными  плугами
растет  по  мере  перехода  на  большие  скорости  обработки.  Та¬
 * 	Фракции  почвы  размером  менее  50  мм  щаны  в  процентах  к  весу'
пробы.
 **  Первая  цифра  —  угол  наклона  лемеха  к  стенке  борозды,  вторая  —
ко  дну  борозды.
 168

ким  образом,  с  достаточным  основанием  можно  утверждать,  что
при  применении  специальных  корпусов'  можно  добиться  хоро¬
шего  крошения  почвы  при  вспашке  на  повышенных  скоростях.
 Аналогичные  исследования  провели  в  1957—1969  гг.  в  Рос¬
товской  области  А.  Н.  Косарчук,  П.  В.  Вершинин  и  Н.  П.  Поя¬
сов.  Почва—еападнопредкавкаэский  вторично  карбонатный  чер¬
нозем  на  лёссовидном  суглинке.  Полученные  ими  данные  пред¬
ставляют  особый  интерес  тем,  что  в  качестве  двигателя  был  ис¬
пользован  мощный  быстроходный  тягач,  позволивший  получить
скорости  до  16,3  км/час.  Вместе  с  тем  авторы  имели  возмож¬
ность  производить  полив  на  опытных  участках,  и  все  работы
были  проведены  при  постепенно  падающей  влажности.
 Приведенные  данные  (табл.  59)  убедительно  говорят  о  том,
что  с  повышением  скорости  работы  агрегата  снижается  глы-
бистость,  возрастает  крошение  почвы  и  коэффициент  структур¬
ности,  снижается  высота  гребней,  т.  е.  улучшается  качество
вспашки.
 Таблица  58
 Влияние  скорости  вспашки  иа  качество  пашии
(влажность  почвы  —17,6%;  глубина  вспашки  21—24  см)
 л
 н
 3?
 Л
 н
 ж
 ш
 S
 *
 «о
 о
 Тип  корпуса
 Скорость
вспашки
(Mjce  к)
 о
 о
 н
 о
 Я
 Ц
 l&B
 •6*  н
 £х
 св  Ш
 п  я
 о
 Я""
 <2*
 яа
 ©о.
 Е*
 «  Б  я
 «в  я
 IlS
 a.-g
m  s
 1,20
 35,5
 44,1
 40,8
 29,6
 8,8
 1,72
 2,56
 28,3
 54,9
 44,2
 25,5
 5,7
 Производственный 	'
 16,3
 64,5
 46,7
 18,0
 3,0
 3,33
 1,4
 70,0
 51,2
 9,6
 0,0
 1,20
 49,1

 —
 —
 12,1
 1,72
 37,8
 53,3
 37,8
 28,4
 10,9
 Скоростной  .  		«
 2,56
 3,33
 19,5
 58,9
 67,0
 42,6
 46,5
 24,0
 18,8
 3,6
 3,57
 —
 67,8
 49,9
 18,4
 0,0
 4,55
 4,0
 83,2
 56,4
 9,1
 0,0
 При  работе  скоростными  корпусами  эта  закономерность  со¬
храняется  до  скорости  обработки  16  км/час,  при  стандартных
корпусах  —  лишь  до  12  км/час.
 А.  Н.  Косарчук  отмечает  высокую  эффективность  скорост¬
ной  обработки  почвы  при  оптимальной  влажности.  Так,  если
при  вспашке  почвы  со  скоростью  1,12  м/сек  и  влажности  8%  в
пахотном  слое  было  49,9%  глыб,  а  коэффициент  структурности
составил  25,1%,  то  увеличение  влажности  до  26,1%  и  повыше¬
ние  скорости  вспашки  до  4,76  м/сек  дало  100%  крошения  почвы,
коэффициент  структурности  при  этом  был  72%.  Пашня  стала
ижчолико  качественной,  что  посев  мог  быть  произведен  без
 169

Таблица  60
 Влияние  скорости  вспашки  на  удельное  сопротивление  плуга
 Тип  корпуса
 Скорость
вспашки
(м/сек)
 Глубина
 вспашки
 (см)
 Ширина
 захвата
 (см)
 Тяговое
 сопротив¬
 ление
 (кг)
 Удельное
сопротив¬
ление
(кг  1см*)
 1,20
 22,5
 175,4
 2707,2
 0,686
 1,72
 21,3
 177,6
 2716,8
 0,718
 Производственный  .  .  *
 2,56
 22,8
 176,9
 3128,1
 0,776
 3,33
 23,9
 176,2
 3598,0
 0,831
 1,20
 22,0
 186,4
 2731,6
 0,666
 1,72
 22,2
 181,3
 2796,1
 0,695
 Скоростной
 3,33
 22,2
 181,9
 2983,0
 0,739
 4,55
 22,2
 181,2
 3355,9
 0,832
 предпосевной  обработки  почвы.  Это  явление  еще  раньше  отме¬
тил  П.  Е.  Никифоров.
 А. 	Н.  Косарчук  изучил  влияние  скорости  вспашки  на  удель¬
ное  сопротивление  почвы  (табл.  60).  Из  eiro  данных,  получен¬
ных  в  поле  с  помощью  работомеров  РТТК-АФИ,  (видно,  что  при
увеличении  скорости  обычных  плугов  с  1,20  до  3,33  м/сек  (т.  е.
с  4,3  до  12  км/час)  удельное  сопротивление  возрастает  на  21%.
При  работе  со  скоростными  плугами  увеличение  удельного  со¬
противления  с  ростам  скоростей  обработки  выражено  слабее.
Однако  данные  П.  Е.  Никифорова,  полученные  им  при  работе
в  почвенном  канале  при  скоростных  корпусах  показали,  что
увеличение  тягового  сопротивления  является  функцией  угла
установления  лемеха.  Что  касается  абсолютной  величины  тяго¬
вого  сопротивления,  то  нарастание  его  на  каждый  километр  уве¬
личения  скорости  составляет  2—3%  к  исходной  величине.  При
увеличении  скорости  обработки  ceeptx  8  км/час  нарастание  тя¬
гового  сопротивления  идет  несколько  заметнее.
 Выработка  трактористов  на  скоростных  агрегатах  возрас¬
тает  до  131%  по  сравнению  с  работой  на  обычных.  Расход  топ¬
лива  снижается  на  4—10%.  Урожай  зерновых  при  скоростной
обработке,  по  данным  ряда  авторов,  мало  меняется  по  сравне¬
нию  с  контролем  (обычная  обработка  со  скоростью  5  км/час).
Этот  вывод,  по  данным  Косарчука,  сохраняется  даже  при  об¬
работке  почвы  со  скоростью  16  км/час.
 Важнейшим  результатом  изучения  физико-механических
свойств  почвы  является  установление  закономерности,  согласно
которой  влажность  физической  спелости  почв  является  функ¬
цией  скорости  обработки.  Это  явление  при  возрастании  скоро¬
сти  обработки  от  3,6  до  5,4  км/час  доказал  в  свое  аремя
П.  У.  Бахтин  (табл.  61).
 О 	моменте  наступления  физической  спелости  автор  судил  по
количеству  образующихся  при  обработке  агрегатов  размером  от
 170

Таблица  61
 Изменение  физической  спелости  почвы  в  зависимости
от  скорости  вспашки
 Предшественник
 Относитель¬
ная  влаж¬
ность  ниж¬
него  предела
пластичности
<%)
 Относительная
 влажность
 физической
 спелости  почвы
при  скорости
вспашки
1,06  м{сек
(%)
 Относительная
влажность
физической
спелости  почвы
при  скорости
вспашки
1,25  м\сек
<%)
 Относительная
влажность
физической
спелости  почвы
при  скоросли
вспашки
1,46  м\сек
(90
 Стерня  ячменя  .  .  .
 89,2
 71,0
 73,4
 88
 Стерня  ячменя  .  .  .
 85,4
 64,9
 72,2
 74,3
 Стерня  озимой  ржи
 94,7
 60,0
 66,7
 74,0
 Травосмесь
 93,0
 73,9
 86,0
 90,7
 10  до  1  мм.  Максимум  этих  агрегатов  после  обработки  почвы
соответствовал  моменту  наступления  физической  спелости
почвы.
 Открытие  этого  явления  имело  исключительное  значение  в
теории  обработки  почвы.  Явление  повышения  влажности  физи¬
ческой  шеласгги  при  повышении  скоростей  обработки  весьма  ин¬
тересно  с  точки  зрения  теоретической.  Оно  позволяет  считать
твердо  установленным,  что  явление  физической  спелости  почвы
не  является  шжжмгнным  и  неизменным  «параметрам  данной
почвы,  а  зависят  от  скорости  механического  воздействия  на
почву.  Это  открывает  принципиальную  возможность  получения
качественной  шаигки  и  другой  обработки  почвы  при  сравни¬
тельно  высоких  влажностях.  Открытие  этого  явления  позволяет
решать  вопрос  о  более  раннем  начале  полевых  работ  весной,
более  ранней  обработке  почвы,  более  раннем  посеве  сельскохо¬
зяйственных  нультур,  лучшем  использовании  культурным  рас¬
тением  весенних  запасов  влаги,  а  следовательно,  и  повышения
урожая.
 Общим  выводом  из  'Приведенных  здесь  материалов  следует
считать  высокую  эффективность  и  перспективность  перехода
к  резкому  повышению  рабочих  скоростей  при  выполнении  ра¬
бот  по  обработке  почвы  не  только  плугами,  но  и  рыхлящими
орудиями:  культиваторами,  боронами  и  особенно  фрезами.

Глава  II  ПОЧВЕННЫЙ  ВОЗДУХ
 Особенностью  почвы  является  ее  дисперсность.  Если
представить  себе  почву  абсолютно  сухой,  то  она  состояла  бы
из  твердых  минеральных  и  органочмшнеральных  часггиц,  проме¬
жутки,  или  поры,  между  которыми  заполнены  воздухом.  Однако
рассматриваемый  случай  является  гипотетическим,  так  как  в
абсолютном  большинстве  случаев  в  почве  всегда  содержится
некоторое  количество  воды.  Часть  объема  всей  почвы,  занятая
воздухом,  носит  название  общей  пористости  почвы.  Пористость
может  быть  выражена  в  долях  единицы,  однако,  как  правило,
она  выражается  в  процентах  ко  всему  объему  почвы.
Мы  видели  выше,  что  у  самых  рыхлых  почв  общая  по¬
ристость  достигает  60—65%,  в  то  время  как  в  самых
плотных  почвах  и  почвообразующих  породах  .  она  бывает
ниже  25%.
 Как  правило,  часть  пор  занята  водой,  и  суммарный  объем
воздушных  пор  уже  значительно  меньше.  Часть  объема  влаж¬
ной  почвы,  занятая  воздухом,  носит  название  свободной  порис¬
тости,  юти  воздухоемкости.  Следовательно,  воздухоемкость  мень¬
ше  общей  пористости  на  величину  объема  пор,  занятых  водой.
Если  общая  пористость,  скажем,  составляет  50%,  а  объем,  за¬
нимаемый  водой,  18%,  то  вшдухоемкость  составляет  32%  ко
всему  объему  почвы.  Соотношение  .между  объемами,  занятыми
воздухом  и  водой  в  почве,  является  важнейшей  характеристи¬
кой  почвы  в  каждый  момент.  Однако  для  интенсивности  и  на¬
правления  биологических  процессов  в  почве  не  менее  важную
роль  играет  не  только  общая  и  свободная  пористость,  но  и  со¬
став  почвенного  воздуха.
 Состав  почвенного  воздуха.  Известно,  что  в  нормальном  со¬
стоянии  атмосферный  воздух  обычно  имеет  следующий  средний
состав:  азота—'78,08%  к  объему  всего  воздуха,  кислорода  —
20,95,  углекислого  газа  —  0,03,  аргона  —  0,93,  на  долю  неона,
криптона,  ксенона,  озона,  радона,  водорода  приходится  всего
0,01%.  Под  влиянием  процессов,  происходящих  в  почве,  почвен¬
ный  воздух  подвергается  непрерывным  измеиения;м.  Основные
изменения  в  составе  почвенного  воздуха  происходят  в  процессе
жизнедеятельности  почвенных  микроорганизмов  и  корней  выс¬
ших  растений.  Микроорганизмы  потребляют  значительные  ко¬
личества  кислорода  и  продуцируют  углекислоту.  То  же  можно
сказать  о  корневых  системах  растений.  Наряду  с  этим  некото-
 172

рые  микроорганизмы,  разлагая  углеводы,  образуют  углекислоту
и  метан  по  следующей  схеме:
 с6н12о6  -  зсо2  +  зсн,.
 Интересные  данные,  позволяющие  оценить  масштаб  этих  про¬
цессов,  приводит  Э.  Рассел.  Согласно  им  в  раз-ных  почвах  по¬
лей  Ротамстеда  (опытная  станция  в  Англии)  в  зависимости;
от  удобрительного  фона  может  содержаться  от  1  до  3,7  млрд.
бактерий  на  1  г  почвы.  Автор  применяет  следующий  расчет  для
определения  веса  бактерий,  обиггающих  в  пахотном  слое  (верх¬
ние  15  см)  1  га  почвы.  Объем  одной  бактерии  принят  равным
одному  кубическому  микрону.  Вес  3  млрд.  бактерий  (ib  1  г  поч¬
вы),  по  мнению  автора,  составит  3  мг  на  1  г  почвы.  Цри  весе
почвы  2600  т/га  в  пределах  пахотного  слоя  живой  вес  бактерий
составит  7,5  т  на  1  га,  или  1,5  г  в  пересчете  на  сухой  вес.  Это
значит,  что  бактерии  составляют  около  1%  к  весу  гумуса.
 Характерно,  что  расчеты  И.  В.  Тюрина  также  привели  его
к  тому,  что  микробная  масса  (сухой  их  вес)  составляет  1  г  на
 1 	га  и  лишь  в  редких  случаях  может  составить  1  %  к  массе  гу¬
муса.  В  большинстве  же  случаев  это  составляет  десятые  доли
процента.  Из  этих  хорошо  согласующихся  данных  Э.  Рассела
и  В.  Тюрина  ясно  видно,  что  масса  тел  микроорганизмов  нич¬
тожна  по  сравнению  со  всей  массой  органического  состава  почвы
и  ее  роль  в  качестве  источника  питания  растений  вряд  ли  мо¬
жет  приниматься  во  внимание.  TeiM  не  менее,  необходимо  от¬
метить,  что  без  микроорганиз!мов  нет  почвы.  Сама  почва  в  зна¬
чительной  степени  является  продуктом  жизнедеятельности  ми¬
кроорганизмов.
 Чем  выше  уровень  процессов  жизнедеятельности  бактерий*
тем  больше  потребляется  кислорода  и  тем  выше  содержание
углекислоты.  Известны  опыты,  в  которых  в  почву  вносилось
органическое  вещество  как  питательная  среда  для  микробов
(•например,  крахмал);  содержание  кислорода  при  этом  резко
падало.
 По  данным  J1.  Ромеля,  при  15°  С  ежедневно  выделяется  7—
10  л  углекислоты  с  1  м2  почвы.  В  южной  Швеции  под  лесной
растительностью  в  июле  выделяется  2,8  л/м2  углекислоты  .в  день.
Автор  подсчитал,  что  если  углекислота  не  отводится  из  почвы,  то
концентрация  ее  в  20-сантиметровом  слое  удвоится  за  1,5  часа
и  удесятеряется  за  14  часов.
 Опыты  Н.  П.  Поясов  а  в  полевых  условиях  под  Ленинградом
при  сравнительно  низких  осенних  температурах  показали,  что
за  48  часов  при  отсутствии  отвода  газов,  в  почвенном  воздухе
наблюдалось  накопление  4,2%  углекислоты,  а  кислорода  оста¬
валось  всего  13,5%-  По  расчетам  автора,  здесь  продуцирова¬
лось  35  мл  углекислоты  на  1  м2/час.
 Интенсивность  процесса  образования  углшислоты  и  потреб¬
ления  кислорода  в  значительной  степени  обусловливается  тем-
 173

яературой  в  почве,  так  как  от  нее  зависит  уровень  процессов
жизнедеятельности  микроорганизмов.
 Скорость  образования  углекислоты  и  потребления  кислорода
не  остается  постоянной  ни  в  течение  лета,  ни  в  течение  суток.
Она  также  зависит  от  влажности  почвы,  замедляясь  и  полно¬
стью  прекращаясь  при  сухой  почве.  Особенно  большое  значение
для  потребления  кислорода  и  образования  углекислоты  имеет
вьисшая  растительность.  Установлено,  что  в  почве,  окружающей
корни  растений,  углекислоты  больше,  чем  в  остальном  ее  объ¬
еме.  Особенно  много  углекислоты  накапливается  под  люпином.
В  опытах  А.  А.  Кудрявцевой  в  условиях  стерильных  культур  го¬
рох  -на  создание  1  г  сухого  вещества  расходует  корнями  кисло¬
рода  1,2—1,6  мг/г,  а  кукуруза  —  лишь  0,35  мг.  В  нестерильных
условиях,  где  действуют  микроорганизмы,  расход  кислорода
достигал  67  мг/г  сухого  вещества.
 Таким  образом,  можно  констатировать,  что  в  почве  идет  не¬
прерывный  процесс  образования  углекислоты  и  уменьшения  со¬
держания  -кислорода.  Следовательно,  если  бы  Bice  образующееся
оставалось  в  .почве,  сравнительно  быстро  мог  быть  израсходо¬
ван  весь  кислород  из  почвенного  воздуха  и  весь  объем,  ранее
занятый  кислородом,  был  бы  занят  углекислотой.
 По  данным  JI.  Ромеля,  получившим  подтверждение  в  ис¬
следованиях  других  авторов,  для  сохранения  нормального  со¬
става  почвенного  воздуха  в  слое  0—20  см  обновление  его  дол¬
жно  происходить  целиком  ежечасно.  При  несоблюдении  этого
требования  будет  сокращаться  содержание  кислорода  и  нара¬
стать  количество  углекислоты  в  почвенном  воздухе.  Однако  в
природные  условиях  это  явление  не  наблюдается  шги  имеет
место  Л1ишь  в  редких  случаях.  Причиной  этого  является  непре¬
рывно  протекающий  другой  процесс  —  отвод  из  почвы  избытка
углекислоты  и  приток  кислорода  из  атмосферного  воздуха  в  поч¬
венный.  Описанные  процессы  происходят  под  влиянием  возду¬
хообмена  и  газообмена  между  почвенным  и  атмосферным  воз¬
духом.  Следует  также  учитывать,  что  по  мере  резкого  снижения
содержания  кислорода  и  повышения  концентрации  углекислоты
в  почвенном  воздухе  процессы  образования  углекислоты  затор¬
маживаются,  скорость  их  снижается.
 Содержание  кислорода  и  углекислоты  в  почвенном  воздухе
является  важным  фактором  жизнедеятельности  почвенных  ми¬
кроорганизмов.  Вместе  с  тем  деятельность  микроорганизмов  и
процессы  роста  и  накопления  урожая  высших  растений  тесно
связаны  с  составом  почвенного  воздуха.  Однако  при  всей  важ¬
ности  отмеченных  здесь  закономерностей  в  литературе  приве¬
дено  весьма  мало  количественных  показателей  этой  зависимости.
Совюам  мало  данных  по  рассматриваемым  закономерностям,  по¬
лученных  в  регулируемых  условиях,  например  в  камерах  искус¬
ственного  климата,  в  фитотронах  и  других  устройствах,  где
точно  поддерживаются  внешние  условия  жизни  микроорганиз¬
 174

мов  и  высших  растений.  Такие  данные  начали  накапливаться
в  самое  последнее  Бремя,  и  именно  о  них  и  пойдет  речь  ниже.
 Известно,  что  в  зависимости  от  отношения  микроорганизгмов
к  кислороду  они  разделяются  на  аэробные  —  нуждающиеся  в
наличии  свободного  кислорода  и  анаэробные  —  не  нуждающиеся
в  свободном  кислороде,  способные  расти  и  развиваться  только
в  отсутствие  воздуха.  Существуют  также  группы  микроорганиз¬
мов  переходного  типа.  Одни  из  них,  будучи  анаэробными,  мо¬
гут  существовать  и  при  широком  доступе  кислорода.  Они  носят
название  факультативных  анаэробов.  Вместе  с  тем  среди  аэро¬
бов  имеются  такие,  которые  не  могут  развиваться  в  среде  с
большим  процентом  кислорода.  К  ним  относятся,  например,
серобактерии,  мирящиеся  с  содержанием  кислорода  до  3%.  Их
называют  микроаэрофильными.  Но  если  исследователи  в  области
микробиологии  накопили  достаточно  качественных  данных,  на
основе  которых  произведена  такого  рода  классификация  поч¬
венных  микроорганизмов,  то  количественных  данных  о  поведе¬
нии  той  или  иной  группы  мчркроорганизмоов  при  конкретных  кон¬
центрациях  кислорода  и  углекислоты  пака  еще  очень  мало.
 Высшие  растения  также  весьма  чувствительны  к  составу  поч¬
венного  воздуха.  В  корне,  как  и  в  других  органах  растений,
ясно  выражен  процесс  дыхания,  т.  е.  поглощения  кислорода  и
выделения  углекислоты.  II  хотя  корни  дышат  значительно  ме¬
нее  интенсивно,  чем  листья  (что  обусловлено  преобладанием
в  них  клеток  древесины),  но  и  они  потребляют  много  кислорода
и  выделяют  соответственное  количество  углекислоты.
 Дыхание  корней  тесно  связало  с  содержанием  кислорода
в  почве.  По  данные  В.  А.  Новикова,  содержание  в  почвенном
воздухе  7—12%  кислорода,  что,  по  мнению*  автора,  имеет  место
лишь  в  хорошо  обрабатываемых  структурных  почвах,  обеспечи¬
вает  интенсивное  дыхание  корней,  хороший  их  рост  и  активное
поглощение  ими  минеральных  веществ.  В  тяжелых  глинистых
плохо  аэрируемых  почвах,  где  наблюдается  снижение  содержа¬
ния  кислорода  до  1—2%,  рост  корней  замедляется,  поглоще¬
ние  воды  и  питательных  веществ  ограничивается,  а  рост  над¬
земной  части  растений  прекращается.  Из  этого  следует,  что
 В. 	А.  Новиков  допускает  случаи  резкого  угнетения  растений
вследствие  острого  недостатка  кислорода.
 М.  Б.  Рассел  также  приводит  данные  о  том,  что  кислород
имеет  важное  значение  во  всех  процессах  жизнедеятельности
корней  растений:  в  дыхании,  поглощении  воды  и  питательных
веществ.  Однако  у  него  мы  встречаем  указание,  что  реакция  раз¬
личных  видов  растений  на  содержание  кислорода  в  почвенном
воздухе  различна.  Причем  крайними  в  ряду  растений  являются
водные,  с  одной  стороны,  и  обитающие  на  хорошо  аэрируемых
почвах  —  с  другой.
 Сейчас  имеются  данные  о  том,  что  реакция  растений  на  со¬
держание  того  или  ино1го  количества  кислорода  в  почве  в  вна-
 175

чительной  степени  'зависит  ют  температуры  среды.  TaiK,  если  в
почвенном  воздухе  содержится  3%  кислорода,  то  угнетение
растений  отмечается  три  температурах  18—30°С.  При  содержа¬
нии  10%  кислорода  'в  почвенном  'воздухе  «нормальное  развитие
растений  отмечалось  |при  18°,  а  гари  30°С  скорость  роста  замед¬
лялась.  Отсюда  следуегг,  что  ib  «пределах  (нормальных  для  жизни
растений  температур  потребная  для  (корней  концентрация  кисло¬
рода  .в  почвенном  .воздухе  тем  выше,  чем  (выше  температура
почвы
 Причина  этого  явления  лежит  в  снижении  растворяемости
кислорода  б  воде  и  ib  повышении  процессов  дыхания  растений
при  повышении  температуры.  Последнее  связано  с  повышен¬
ным  расходом  кислорода.
 Другая  важная  'закономерность  заключается  ib  там,  что  рост
корней  может  продолжаться  (при  сравнительно  низком  содержа¬
нии  кислорода  в  почвенном  воздухе,  но  при  обязательном  усло¬
вии  непрерывного  поступления  его  из  атмосферы.
 Д.  Бойнтон  получил  очень  интересные  критические  величины
концентраций  кислорода  *в  почвенном  (воздухе  для  корней  яб¬
лони.  Если  в  период  активного  роста  яблони  диаметр  корней
превышает  i  мм,  то  низшим  пределом  содержания  кислорода
можно  считать  3%.  При  концентрации  кислорода  менее  1%
корни  заметно  теряют  ib  'весе.  Для  активного  роста  кончиков
корней  оказалось  необходимым  повысить  концентрацию  кисло¬
рода  до  5—10%,  а  для  появления  новых  корней  —  до  12%.  Од¬
нако  для  нормального  хода  поглощения  воды  и  питательных
веществ  корнями  содержание  кислорода  должно  быть  не  ниже
15%.  На  проросггках  вблизи  яблони  установлено,  что  если  со¬
держание  (кислорода  не  достигло  16%,  то  (происходило  разви¬
тие  корней  и  снижение  общего  содержания  волы.
 Очень  интересны  опыты,  проведенные  в  Агрофизическом
институте  (*П.  В.  Вершинин,  Н.  В.  Кириленко)  по  выявленщо
(Влияния  состава  почтенного  воздуха  tHa  рост  хлопчатника.  Опыт
был  проведен  в  вегетационных  сосудах  в  оранжерее.  В  почву
подавались  юмеси  газов  известного  состава.  Причем  в  ’воздуш¬
ном  составе  нарастало  'содержание  углекислоты,  но  без  сущест¬
венного  снижения  содержания  кислорода,  т.  е.  увеличение  со¬
держания  углекислоты  шло  за  счет  снижения  содержания  азота.
Опыт  показал,  1что  в  этих  условиях  еаметного  (замедления  роста
хлопчатника  не  замечалось  даже  ори  30%  содержания  углеки¬
слоты  в  тазовой  омеси.
 О  Леонард  и  И.  Пикнард  измерили  рост  корней  хлопчат¬
ника  [в  условиях  водной  культуры  при  постоянном  содержании
в  растворе  углекислоты  в  количестве  10%  и  пришли  к  заклю¬
чению,  что  рост  корней  не  претерпевает  изменения,  если  коли¬
чество  (кислорода  изменялось  от  10  до  21%.  Снижение  содержа¬
ния  кислорода  до  5%,  а  также  повышение  до  90—100%  заметно
задерживало  рост  корней.
 176

И.  П.  Гречин  пришел  к  заключению,  что  переход  от  аэроб¬
ных  условий  к  анаэробным  отри  оптимальной  температуре  и
влажности  наблюдается  три  содержании  'кислорода  около  2,5%
к  объему  тючвшного  воздуха.  При  низких  положительных  тем¬
пературах  или  небольшом  содержании  влаги  в  почве  анаэроб¬
ные  процессы  не  развиваются  даже  три  снижении  концентрации
кислорода  до  0,5%.  Итоги  исследований  и  сделанные  выводы
представляют  большой  интерес  для  земледелия  и  почвоведения,
и  поэтому  они  должны  подвергнуться  дальнейшему  уточнению.
 Реакция  растений  на  содержание  кислорода  в  почвенном  воз¬
духе  ясно  проявляется  при  постановке  опытов  с  переменными
температурами  в  почве.  На  рис.  41  приведен  трафик  Б.  А.  Кина,
из  которого  ясно  видно,  что
содержание  кислорода  2%
при  температуре  до  20°  С  су¬
щественно  не  сказывается
на  росте  корней.  В  то  же
время  при  более  высоких
температурах  для  нормаль¬
ного  роста  корней  необходи¬
мо  более  высокое  содержа¬
ние  кислорода.
 Приведенные  данные  о
зависимости  условий  роста
корней  самих  растений  от
температуры  и  содержания
кислорода  не  отличаются
высокой  согласованностью,  а
в  некоторых  случаях  даже
противоречат  друг  другу.
 Это,  несомненно,  объясняется  разнообразием  методов  и  недоста¬
точной  достоверностью  данных,  полученных  авторами.  Кроме
того,  различная  реакция  растений  на  содержание  кислорода  и
углекислоты  во  многом  зависит  от  особенностей  самого  расте¬
ния,  от  его  вида,  анатомического  строения,  от  характера  синте¬
тической  деятельности  данного  организма.  Тем  не  менее,  при¬
веденные  данные  позволяют  сделать  вполне  обоснованный  вывод
о  том,  что  накопление  в  почвенном  воздухе  углекислоты  в  пре¬
делах  до  10%,  а  в  некоторых  случаях  и  более,  при  сравнительно
высоком  содержании  кислорода  (более  10—15%)  или  при  низ¬
ком  его  содержании,  но  в  условиях  бесперебойного  воздухооб¬
мена  с  атмосферным  воздухом  может  лишь  в  очень  слабой  сте¬
пени  замедлить  рост  растений.  В  большинстве  случаев  это  во¬
обще  не  скажется  на  условиях  жизни  растений.
 Необходимо,  однако,  учитывать,  что  содержание  в  почвен¬
ном  воздухе  значительного  количества  углекислоты  может  ока¬
заться  не  толыко  непосредственно  на  биологических  процессах,
то  и  оказать  косвенное  воздействие  на  условия  жизни  растений
 Рис.  41.  Зависимость  роста  корней
растений  от  содержания  кислорода
и  температуры  почвы.
 1  —  нормальное  .  содержание  Ог,  2  —  низ¬
кое  содержание  О2

и  микроорганизмов,  изменяя  соответствующие  процессы  (почво¬
образования.  Так,  по  данным  Р.  Бретфильда,  JL  Батжера  и
И.  Оскемпа,  в  зависимости  от  условий  аэрации  существенно  из¬
меняется  состояние  некоторых  соединений  в  почве  (та'бл.  62).
 Эти  данные  убедительно  го¬
ворят  о  значении  нормального
состава  почвенного  воздуха  для
питания  сельскохозяйственных
растений.  Однако  следует  учи¬
тывать,  что  восстановленная
форма  некоторых  элементов
характерна  лишь  для  почв,  пе¬
ресыщенных  водой.  Повышен¬
ное  содержание  углекислоты
воздействует  на  pH  среды,  поч¬
венный  раствор  при  этом  под¬
кисляется,  резко  меняется
растворимость  углекислого
кальция.  Так,  по  данным,  при¬
веденным  в  работе  Н.  И.  Гор¬
бунова  и  В.  М.  Токарева,  растворимость  СаС03  при  отсутствии
углекислоты  составляла  0,013  г/л  воды,  при  содержании  0,03
объемного  процента  углекислоты  растворялось  0,0627  г/л,  а  при
10%  углекислоты  —  0,4889  г/л.
 В  связи  с  тем,  -что  .углекислота  1за*метно  воздействует  на  ре¬
акцию  среды,  содержание  ее  оказывается  на  формах  состояния
фосфорной  кислоты  в  почвах.  В  кислых  почвах  (преобладает
форма  Н2Р04“,  в  то  же  время  в  щелочных  почвах  она  щереходит
в  форму  НР04  ,  значительно  менее  доступную  *для  растений.
Поэтому  на  щело(чных  почвах  ‘возрастание  содержания  углекис¬
лоты  оказывается  в  некотором  смысле  «полезным,  так  как  под-
кисление  раствора  приводит  к  повышению  растворимости  фос¬
фатов  и  их  /усвоения  растениями.  Это  «положение  подтверждено
прямыми  опытами  с  растениями.
 Необходимо  также  учитывать,  что  чем  'больше  в  почве  угле¬
кислоты,  тем  больше  ее  выделяется  из  почвы  в  приземный  Слой
воздуха.  А  повышение  содержания  углекислоты  в  воне  надзем¬
ной  части  растений  часто  приводит  к  заметному  повышению
уровня  фотосинтетической  деятельности  зеленых  растений,  а  не¬
редко  и  к  заметному  повышению  их  продуктивности.
 МЕТОДЫ  ИССЛЕДОВАНИЯ  ПОЧВЕННОГО  ВОЗДУХА
 Исследование  состава  почвенного  воздуха  представляет  зна¬
чительные  трудности,  так  как  при  этом  необходимо  произвести
по  крайней  мере  две  операции:  1)  извлечь  из  почвы  пробу  воз¬
духа;  2)  произвести  анализ  взятого  образца  воздуха  на  содер¬
жание  в  нем  кислорода  и  углекислоты.  При  выполнении  этих
 Таблица  62
 Формы  химических  соединений
в  зависимости  от  аэрации  почвы
 Химический
 элемент
 Нормальная
форма  эле¬
мента  в  хо¬
рошо  аэриро¬
ванных  почвах
 Восстановлен¬
ная  форма
в  пересыщен¬
ных  водой
почвах
 Углерод  .  .  .
 со2
 сн4
 Азот
 N03
 NH2  и  NH3
 .Сера
 so4
 H2S
 Железо  .  .  .
 Регьн-
 Fe-н-
 Марганец  .  .
 Мп+-н-
 Mn++
 178

операций  исходный  состав  (почвенного  воздуха  не  должен  пре¬
терпевать  изменений.  Во  всяком  {случае,  при  взятии  Образца
почвенного  воздуха  следует  исключить  возможность  (попадания
воздуэса  из  других  слоев  почвы,  а  главное  из  атмосферы.  Это  и
есть  основная  трудность  три  выполнении  данной  операции.  На¬
ряду  с  этим  и  три  анализе  состава  взятого  образца  воздуха
аналитик  встречается  с  рядом  технических  трудностей.  Обычно
для  этих  целей  применяются  -химические  поглотители  СОг  и  О2
Важно  при  пропускании  воздуха  через  каждый  из  «поглотителей
обеспечить  полное  поглощение  определяемых  составных  частей
почвенного  воздуха.  Кроме  того,  необходимо  определить  все  тем¬
пературные  изменения,  происшедшие  в  образце  со  времени  его
взятия  в  почве  и  до  окончания  его  анализа.
 В  30-х  годах  для  анализа  почвенного  воздуха  предлагались
методы,  основанные  на  выемке  образца  («монолита  почвы  с  не¬
нарушенной  структурой)  в  специальный  разборный  сосуд.  По¬
следний  закрывали  герметично  и  доставляли  ib  лабораторию  для
анализа.  Из  (сосуда  с  почвенным  Образцом  тем  или  иньш  спо¬
собом  извлекали  весь  воздух,  в  котором  определяли  содержание
углекислоты.
 Один  из  наиболее  ранних  методов  разработала  и  применила
для  изучения  состава  почвенного  воздуха  Ф.  Ю.  Гельцер
(1929  г.).  Предложенный  его  для  этих  целей  цилиндр  был  вы¬
полнен  из  оцинкованного  железа  емкостью  1  л.  В  дно  цилиндра
была  впаяна  трубка  диаметром  7  мм,  заканчивавшаяся  рези¬
новой  трубкой  с  зажимом.
 С  помощью  этого  цилиндра  можно  взять  образец  почвы  с
ненарушенным  строением.  Цилиндр  с  образцом  извлекают  из
почвы  лопатой  и  тут  же  закрывают  глубоко  видящей  на  ци¬
линдре  крышкой.  Стык  между  цилиндром  и  крышкой  закры¬
вают  широким  резиновым  кольцом.  \В  дно  крышки  также  впаяна
трубка.  Через  трубку  закрытого  цилиндра  протягивают  воздух,
лишенный  углекислоты.  Током  такого  воздуха  извлекают  пробу
для  определения  его  состава,  точнее,  содержания  в  нем  угле¬
кислоты.  В  последующих  исследованиях  цилиндр  изготавливали
из  стали.  Он  имел  резиновую  прокладку.  Поглощение  углекис¬
лоты  из  анализируемого  воздуха  производили  с  помощью  де-
цинормального  раствора  Ва(ОН)2,  который  наливали  в  2—3  по¬
следовательно  поставленные  склянки  Дрекюеля.  Из  каждой
склянки  бра.ди  по  3  пробы  воздуха  для  титрования.
 Для  того  времени  этот  метод  был  вполне  пригодным  при
определении  содержания  углекислоты  в  почвенном  воздухе.
В  крайних  случаях  подобный  метод  может  быть  применен  и
в  наше  время.  Однако  следует  учитывать,  «что  (в  нем  не  преду¬
сматривалось  определение  содержания  кислорода,  что  особенно
желательно  при  изучении  состава  воздуха  орошаемых  почв.  Ме¬
тод  этот  лабораторно-полевой;  между  взятием  образца  и  его
анализом  может  пройти  немало  времени,  что  может  привести
 179

к  существенным  изменениям  в  составе  почвенного  воз¬
духа.
 Наконец,  алвтар  метода  не  предусмотрел  возможности  извле¬
чения  /всего  воздуха  из  цилиндра  с  почвой.  Поэтому  метод  сле¬
дует  рассматривать  ‘как  сравнительный.
 Н.  И.  Горбунов  также  считал  возможным  взятие  образца
почвы,  последующее  извлечение  из  него  пробы  воздуха  и  опре¬
деление  в  ней  содержания  углекислоты.  Схема  прибора
 Н. 	И.  Горбунова  для  определения  содержания  в  (почвенном  воз¬
духе  углекислоты  приводится  на  рис.  42.  После  измерения  объ¬
ема  воздуха  к  баллону  с  про¬
бой  воздуха  присоединяют  гру¬
шу  и  конструктивно  изменен¬
ную  воронку  Гуча,  которую  на¬
полняют  баритом  —  поглотите¬
лем  углекислоты.
 Количество  углекислоты,
поглощенной  баритом,  опреде¬
ляют  путем  титрования  санти-
нормальным  раствором  кисло¬
ты  при  взаимодействии  ее  с
фенолфталеином.  Исследуе¬
мый  воздух  с  помощью  резино¬
вой  груши  подается  из  баллона
в  воронку,  а  затем  опять  заса¬
сывается.  Таким  образом,  весь/
воздух  из  баллона  пропускают
несколько  раз  через  раствор  едкого  бария,  что  обеспечивает
полное  поглощение  углекислоты.
 Перед  ^началом  анализа  резиновые  ‘баллоны  насоса  должны
быть  наполнены  воздухом,  лишенным  углекислоты.  Чтобы  уста¬
новить,  дошел  ли  до  конца  процесс  поглощения,  прибегают  к  кон¬
трольному  анализу.  Для  этого  воронку  Гуча  заполняют  све¬
жим  баритом  и  продолжают  анализ  до  тех  пор,  пока  при  протя¬
гивании  воздуха  едкий  барий  не  помутнеет.
 Метод  исследования  содержания  углекислоты  в  почвенном
воздухе,  предложенный  Н.  И.  Горбуновым,  не  лишен  недостат¬
ков,  к  которым  относится  несовершенство  извлечения  почвен¬
ного  воздуха,  исключение  из  анализа  определения  содержания
кислорода,  разрыв  во  времени  между  взятием  образца  в  поле
и  анализом  его  в  лаборатории.
 Б.  А.  Кин  описал  один  из  шростых  методов  «извлечения  об¬
разца  почвенного  воздуха.  В  почву  вбивают  металлическую
трубку,  внутри  которой  имеется  стержень  с  заостренным  кон¬
цом;  между  трубкой  и  стержнем  “имеется  круговая  щель.  Когда
достигается  желательная  глубина,  стержень  забивают  немного
глубже,  обеспечивая  таким  образом  проход  почвенного  возяуха_
 Рис.  42.  Схема  прибора  Горбунова
для  определения  содержания  угле¬
кислоты  в  почвенном  •  воздухе.
 I  —  воронка  типа  Гуча,  2  —  слой  Ва  (ОН)г.
S  —  воздух,  4  —  насос.
 189

Воздух  извлекается  из  почвы  с  помощью  незначительного  ва¬
куума.
 На  этом  принципе  основаны  методы  и  прибор,  описанные
П.  В.  Вершининым  и  Н.  П.  Поясовым.  При  этом  методе  преду¬
сматривается  не  только  извлечение  образца  .воздуха  из  почвы,
но  и  анализ  его  непосредственно  в  поле.  Прибор  состоит  из  двух
частей:  игл-буров  для  взятия  проб  воздуха  и  газоанали¬
затора  для  определения  содержания  кислорода  и  угле¬
кислоты.
 Рис  43  Игла-бу,р  Вершинина  —  Поясова  для  взятия  образцов
почвенного  воздуха.
 1  —  наконечник,  2  —  шток,  3  —  труба,  4  —  продольный  паз  на  штоке,
 5,  7  —  насадки,  6  —  штуцер,  8  —  сальник,  9  —  ударная  крышка,  10  —  ключ
 Игла-бур  для  взятия  проб  почвенного  (воздуха  с  гл.убин  до
100  см  (рис.  43)  представляет  собой  (полудюймовую  цельнотя¬
нутую  црубку  длиной  около  100  см.  В  эту  тр(убку  вставлен  сталь¬
ной  шток  диаметром  11  мм  с  ващииньш  наконечником.  Заглу¬
бление  иглы  в  почву  производится  ударами  по  головке  иглы,
упроченной  массивной  .насадкой.  Отвод  почвенного  воздуха  в  га¬
зоанализатор  производится  через  канал  между  стенками  трубки
и  штока.  Для  этого  в  игле  имеется  специальный  штуцер.
 Наряду  с  .метровой  авторы  предложили  и  малую  модель
иглы  —  длиной  30  см.  Последняя  полезна  для  тех  случаев,  когда
проба  воздуха  извлекается  из  рыхлого  пахотного  слоя.  Наличие
у  малой  иглы  сплошной  (металлической  крышки,  жестко  сварен¬
ной  с  иглой,  надежно  защищает  от  протекания  вдоль  стержня
атмосферного  воздуха.
 Для  набора  пробы  почвенного  воздуха  пользуются  специаль¬
ной  напорной  бутылью  с  тубусом,  при  помощи  которой  сначала
наполняется  бюретка  с  водой,  а  затем  при  опускании  бутыли
вода  из  бюретки  выпускается,  а  в  образовавшийся  таким  обра¬
зом  вакуум  устремляется  воздух  из  почвы.  Перед  анализом
операция  по  взятию  пробы  воздуха  повторяется  2—3  раз  для
промывания  бюретки  и  всех  трубок  тем  воздухом,  который  под¬
лежит  анализу.  '
 181

Анализ  почвенного  воздуха  производят  три  помощи  газоана¬
лизатора  АФИ,  отличающегося  от  других  моделей  большей  точ¬
ностью  определения  С02  и  большей  механической  .прочностью,
что  очень  юажио  для  успешного  'использования  прибора  в  поле¬
вых  условиях  (рис.  44).  Газоанализатор  снабжеи  двумя  сосу¬
дами:  для  поглощения  углекислоты  (при
помощи  NaOH  или  КОН)  и  кислорода  (при
помощи  пирогалола).  Следует  отметить,
что  при  соблюдении  всех  правил  пользо¬
вания  прибором  Вершинина  —  Поясова
удается  определить  содержание  углекисло¬
ты  в  почвенном  воздухе  с  точностью  до
;f;0,G2%,  а  кислорода—до  +0,05—0,07%.
К  преимуществам  прибора  следует  также
отнести  возможность  быстрого  определения
 Рис.  44.  Газоанализатор  АФИ  с  иглами-бурами  для
взятия  пробы  и  анализа  почвенного  воздуха.
 состава  почвенного  воздуха  в  различных  полях  или  на  многих
опытных  делянках.  Поэтому  при  рекогносцировочных  и  терри¬
ториальных  исследованиях  состава  почвенного  воздуха  этот  при¬
бор  очень  удобен.
 М.  Т.  Ястребов  предложил  иглу  новой  конструкции.  По  дан¬
ным  автора,  (благодаря  сужению  в  эа|бориой  части  наконечника,
в  ией  полностью  устранена  возможность  подсоса  воздуха  из  ат¬
мосферы  при  взятии  обрааца  почвенного  воздуха.  Вследствие
 182

этого  снимается  давление  аточвы  на  заборные  отверстия  иглы.
Отверстия  остаются  свободными  и  позволяют  беспрепятственно
забирать  'нужное  количество  воздуха  из  почвы.
 Игла  состоит  из  наконечника  с  тремя  заборными  отвер¬
стиями  диаметром  2,6  мм.  Наконечник  на  резьбе  с  кожаной  про¬
кладкой  навинчивается  на  конец  основного  тела  иглы  —  в  тол¬
стостенную  железную  трубу  с  внешним  диаметром  10  мм  и  вну¬
тренним  1,5  мм.  Верхняя  часть  трубки  запаяна,  и  на  ней  на
резьбе  крепится  упорная  бобышка  диаметром  20  мм  для  заби¬
вания  иглы  в  почву.  На  расстоянии  55  мм  от  бобышки  на
резьбе  и  пайке  в  иглу  вмонтирован  штуцер,  на  который  наде¬
вают  резиновую  трубку  с  зажимом.  Трубки  .присоединяют  к  пи¬
петке  объемом  250  мм,  заполненной  слепка  подкисленной  и  на¬
сыщенной  поваренной  солью  водой.  После  того  как  игла  по¬
гружена  на  нужную  глубину,  открывают  зажим  и  краны  пи¬
петки,  раствор  из  последней  выливается  и  почвенный  воздух
засасывается  в  пипетку.  Потом  зажим  закрывают,  присоеди¬
няют  новую  пипетку  и  набирают  новую  пробу  воздуха.  Анализ
почвенного  воздуха  на  содержание  02  и  ООг  производят  при
помощи  газоанализатора  ВТИ-1,  газовая  бюретка  которого  пе¬
ределана  автором  так,  что  позволяет  производить  отсчет  с  точ¬
ностью  +  0,005  см'3.
 М.  Т.  Ястребов  произвел  ряд  пробных  анализов,  которые  убе¬
дили  епо  в  отсутствии  подсоса  атмосферного  воздуха  в  процессе
взятия  пробы  почвенного  воздуха.  Наиболее  убедительным-пред¬
ставляется  опыт  автора,  в  котором  предложенная  им  игла  вво¬
дилась  в  почву  через  колпак,  заглубленный  в  почву.  Перед  вре¬
занием  колпака  в  почву  на  поверхность  поелейней  ставилась
чашечка,  в  которой  находилось  10  мг  ВаСОз,  смешанного  с
0,2—0,3  мг  ВаС14.03,  т.  е.  меченного  по  С14.  Давление  под  кол¬
паком  поддерживалось  такое  же,  как  в  атмосфере.  Затем  через
специально  введенную  трубочку  в  чашечку  вносили  некоторое
■количество  10%-ной  НО.  При  реакции  последней  с  ВаС140»
происходила  реакция  и  в  воздух  под  колпаком  выделялась
СиОг.  Расчет  был  построен  на  том,  что  если  при  наборе  почвен¬
ного  воздуха  подсасывается  воздух  из  атмосферы,  то  в  данном
случае  во  взятой  пробе  будет  .обнаружен  радиоактивный  угле¬
род.  Опыты  показали,  что  почвенный  воздух,  взятый  из-под  кол¬
пака  и  без  него,  не  различался  по  радиоактивности.  Это  позво¬
лило  сделать  вывод  о  том,  что  при  взятии  проб  почвенного  воз¬
духа  подсоса  атмосферного  воздуха  не  наблюдалось.
 По-другому  удается  решать  вопрос  о  взятии  образцов  поч¬
венного  воздуха  <в  тех  случаях,  когда  предстоит  проведение  дли¬
тельных  стационарных  наблюдений  в  опытных  полях  или  на
делянках.  В  этих  случаях  описанные  конструкции  игл  могут
быть  с  успехом  заменены  постоянно  установленными  латун¬
ными  или  стеклянными  трубками,  с  помощью  которых  наби¬
рается  в  бюретку  образец  почвенного  воздуха.  Для  установки
 183.

стеклянных  или  латунных  трубок  (буром  соответствующего  диа¬
метра  делают  сиважины  на  2—3  см  глубже  интересующей  нас
глубины.  На  дно  скважины  насыпают  слой  гравия  в  2  см  или
зерен  диаметрам  3—7  мм.  В  эта  скважины  размещают  трубки,
на  верхний  конец  которых  надеты  резиновые  трубки,  плотно
закрытые  пробками.  Для  устранения  возможности  движения  воз¬
духа  в  почве  вокруг  трубки  делают  воронкообразные  углубле¬
ния,  которые  заливают  расплавленным  парафином  или  какой-
либо  мастикой.  Через  несколько  дней  после  установки  трубок
можно  начинать  исследования.  Для  этого  открывают  резиновые
 Рис.  .45.  Установка  для  взятия  проб  почвенного  волдуха.
 /  —  напорная  склянка,  2  —  соединительный  шланг.  S  —  латунная
трубка,  4  —  игла-бур,  или  латунные  трубки,  5,  6  —  пипетки  Зегера.
 трубки,  быстро  соединяют  с  (газонализатором  и  производят  на-
гголмение  бюретки  почвенным  воздухом.  Далее  анализ  ведут,
как  и  при  использован™  игл.
 Наряду  с  газоанализатором  Вершинина  —  Поясова  в  послед¬
нее  время  для  анализа  почвенного  воздуха  «применяют  ряд  дру¬
гих  газоанализаторов.  В  ряде  случаев  оказывается  удобным
взятие  образцов  воздуха  в  специальные  сосуды  и  производство
анализа  в  лабораторных  условиях.
 Газоанализатор  ВТИ-1.  И.  Р.  Ильин,  С.  А.  Чобану  (Инсти¬
тут  орошаемого  еемледёлия  и  овощеводства  Молдавской  ССР)
предложили  аспирационную  установку  для  взятия  проб  почвен¬
ного  воздуха.
 Прибор  приведен  в  собранном  рабочем  виде  на  рис.  45.
Склянки  1  емкостью  450  мм,  герметически  закрывающиеся  ре¬
 184

зиновыми  пробками  и  металлическими  колпачками,  для  удоб¬
ства  транспортировки  помещены  в  ящик  с  гнездами  и  крыш¬
ками.
 Для  взятия  проб  воздуха  склянку  заполняют  насыщенным
раствором  хлористого  натрия  и  закрывают  пробкой  с  двумя
латунными  трубками  2  и  8.  Трубка  2  на  5—10  мм  не  доходит
до  дна  колбы  и  соединяется  резиновой  трубкой  с  почвенной  4,
а  через  короткую  трубку  3  затворная  жидкость  вытекает  в  ем¬
кость.  Чтобы  не  допустить  атмосферный  воздух  в  трубки,  они
закрываются  зажимами  Мора.  При  взятии  пробы  склянки  по¬
ворачивают  вверх  дном  и  открывают  зажимы.  Вытекающая
жидкость  создает  разрежение,  в  которое  поступает  воздух.
В  склянках  оставляют  заторный  слой  жидкости  в  20—30  мл,
служащий  дополнительной  пробкой.  Набрав  воздух,  трубки  5
и  4  закрывают  зажимами.  Склянку  в  том  же  положении
опускают  в  сосуд  с  затворной  жидкостью  и  заменяют  кау¬
чуковую  пробку  с  трубками  сплошной  резиновой  пробкой,
навинчивают  колпачок  и  ставят  склянку  в  ящик  вниз  проб¬
кой.
 Авторы  прибора  указывают,  что  один  аналитик  может  взять
 20—25  проб  в  час.  Анализ  воздуха  производится  любым  мето¬
дом.
 СОСТАВ  ПОЧВЕННОГО  ВОЗДУХА  И  ФАКТОРЫ,
ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ  ЕГО
 Мы  видели,  что  состав  почвенного  воздуха  по  содержанию
углекислоты,  определенный  в  данный  момент,  представляет
в  сущности  разность  между  количеством  углекислоты,  обра¬
зующимися  в  почве  в  единицу  времени,  и  ее  отводам  из  почвы
в  результате  газового  обмена  с  атмосферой;  'концентрацию  ки¬
слорода  следует  рассматривать  и  как  разность  между  количе¬
ствам  его,  поступающим  в  почву  из  атмосферы,  и  его  потре¬
блением  микроорганизмами  и  корнями  растений  в  единицу  вре¬
мени.  Каждый  раз,  когда  продуцирование  углекислоты  в  почве
превалирует  .над  ее  отводом,  наблюдается  процесс  обогащения
почвенного  воздуха  углекислотой.  Вместе  с  тем  в  случаях,  когда
процессы  потребления  кислорода  превалируют  над  ело  посту¬
плением,  почвенный  воздух  обедняется  кислородом.  Следует
учитывать  все  сложные  связи  укаеанных  процессов  и  известную
их  взаимообусловленность.  Например,  при  затрудненном  газо¬
вом  обмене  между  почвой  и  окружающей  средой  наблюдаются
явления  обогащения  углекислотой  «  снижения  окружающего  ки¬
слорода.  Но  наряду  с  этим  указанные  изменения  в  газовом  со¬
ставе  несомненно  сказываются  и  на  скорости  биологических
процессов,  что  в  конце  концов  приводит  к  снижению  скорости
потребления  кислорода  и  накопления  углекислоты,  а  следова¬
 185

тельно,  и  к  заметному  изменению  состава  почвенного  воз¬
духа.
 Все  процессы,  улучшающие  аэрацию  почвы,  одновременно
ведут  к  снижению  содержания  углекислоты  и  к  повышению  со¬
держания  кислорода  в  (почвенном  воздухе.  Поэтому  все  эти  про¬
цессы  должны  рассматриваться  во  взаимосвязи.
 ■Во  всех  слупаях,  когда  в  почве  воздушный  режим  нормаль¬
ный,  сумма  процентного  содержания  двух  газов  (углекислоты
и  кислорода)  приближается  к  постоянной  величине,  соответст¬
вующей  содержанию  кислорода  в  атмосферном  воздухе
(  °°  21  %).  Существенное  отклонение  от  этой  суммы,  как  правило,
свидетельствует  о  нарушении  процессов  аэрации.
 Из  данных  Э.  Рассела  по  некоторым  почвам  Северо-запад¬
ной  Европы  можно  видеть,  что  состав  почвенного  воздуха  в  раз¬
ных  почвах  колеблется  в  весьма  .широких  пределах.  Но  это
только  для  луговых  почв.  Что  касается  пахотных  почв,  то  здесь
обычно  количество  углекислоты  в  почвенном  воздухе  не  превы¬
шает  нескольких  десятых  процента  к  объему  всего  воздуха,  что,
разумеется,  не  может  служить  причиной  для  угнетения  биоло¬
гических  процессов  в  почве.
 Иная  картина  наблюдается  в  пахотных  почвах  после  сильных
дождей  или  вегетационных  поливов.  В  этом  случае  удельный
вес  углекислоты  в  почвенном  воздухе  может  резко  возрасти  и"
это  нарушение  в  составе  почвенного  воздуха  может  поддержи¬
ваться  до  тек  пор,  пока  преобладающее  количество  почвенных
пор  занято  жидкой  влагой.  Нередко  это  продолжается  2—3  су¬
ток.
 Интересно  также  отметить,  что  внесение  органических  удоб¬
рений  в  обычно  принятых  дозах  не  может  изменять  состав  поч¬
венного  воздуха  на  длительное  время.  Некоторые  авторы  склонны
рассматривать  это  явление  как  следствие  взаимной  компенсации
двух  противоположных  процессов: 	повышенного 	продуци¬
 рования  углекислоты  при  разложении  внесеннего  органи¬
ческого  вещества,  с  одной  стороны,  и  повышения  скорости  аэра¬
ции  под  влиянием  улучшившихся  физических  условий  в  почве  —
с  другой.  Однако,  не  все  сказанное  в  этой  гипотезе  точно.  Во
всяком  случае,  в  настоящее  время  нет  достоверных  данных  о
заметном  улучшении  физических  условий  в  почве  под  влиянием
обычно  вносимых  доз  навоза  (30—40  т/га).  Важно,  что  в  нор¬
мальных  по  водно-физическим  показателям  условиях  отвод
углекислоты  идет  достаточно  интенсивно.
 Представляют  интерес  данные  Э.  Рассела  по  динамике  со¬
держания  кислорода  и  углекислоты  на  глубине  15  см  в  течение
 21 	месяца  на  удобренном  навозом  участке  под  пшеницей
(рис.  46).  Из  эшх  данных  видно,  что  в  течение  летних  и  зим¬
не-осенних  месяцев  содержание  углекислоты  в  почве  не  пре¬
вышает  0,5%,  а  кислорода—iHe  снижается  за  пределы  20,5%.
Только  в  ранневеоенние  месяцы  наблюдаются  отклонения  от
 186

указанных  закономерностей,  что  несомненно  связано  с  пере¬
увлажнением  попдвы,  имеющим  место  в  период  весеннего  мак¬
симума  влажности.
 Данные  Э.  Рассела  находят  полное  подтверждение  в  рабо¬
тах  и  -монографиях  многих  других  зарубежных  исследователей,
в  том  числе  в  работах  М.  Рассела.  Последний  также  отмечает
важное  явление,  заключающееся  в  там,  что  наряду  со  свобод¬
ным  воздухом  в  почве  обычно  еще  содержится  воздух,  раст¬
воренный  в  воде  и  адсорбированный  на  поверхности  почвенных
коллоидов.  В  нем,  однако,  очень  .мало  кислорода,  а  больше  уг¬
лекислоты  и  азота.
 Рис.  46  Динамика  содержания  кислорода  и  углекислоты  в  почвенном
воздухе  под  пшеницей  в  Бродбалке  (по  Расселу).
 Приведем  некоторые  данные  по  составу  почвенного  воздуха
для  ряда  почв  нашей  страны.  В  табл.  63  приводятся  данные
И.  Б.  Ревута,  И.  И.  Кочуровой  по  составу  почвенного  воздуха
на  опытных  делянках  с  различной  обработкой  почвы  (дерново¬
слабоподзолистая  суглинистая  на  моренном  тяжелом  суглинке).
Из  приведенных  данных  можно  заключить,  что  независимо  от
способов  обработки  .почвы  в  слое  до  20  см,  как  правило,  содер¬
жание  кислорода  в  почвенном  воздухе  редко  падает  ниже  20%,
а  количество  углекислоты  не  поднимается  выше  0,2—0,5%.
Даже  в  иллювиальном  подпахотном  слое,  где  р  достигает  1,45—
 1,70  г/см3,  состав  «почвенного  воздуха  не  претерпевает  сущест¬
венных  изменений.  Из  этих  даиных  можно  сделать  вывод  о  том,
что  точность  примененного  метода  вполне  достаточна,  чтобы
пользоваться  им  при  исследовании  зависимою™  воздушного
режима  от  приемов  обработки  почвы.
 ■Во  всех  случаях,  когда  в  почве  намечается  повышенное  со¬
держание  влаги,  а  по  характеру  использования  земель  отме-
 187

Таблица  63
 Состав  почвенного  воздуха  в  зависимости  от  способов
обработки  почвы  23—24/VIII  1953  г.
 (газовый  состав  в  процентах  к  объему  воздуха)
 Способ  и  глубина  обработки  почвы
 Глубина
 взятия
 пробы
 воздуха
 (см)
 JCOj  +  Oj
 С09
 О,
 1Л  /
 20,7
 0,2
 20,5
 I
 ‘20,6
 0,2
 20,4
 ОА  J
 19,9
 0,1
 19,8
 Л)  ч
 20,6
 0,2
 20,4
 1Л  J
 20,2
 0,1
 20,1
 1
 20,5
 0,2
 20,3
 ол  1
 20,4
 0,1
 20,3
 ZU  <
 20,3
 0,1
 20,2
 АЛ  J
 20,4
 0,1
 20,3
 20,6
 0,3
 20,3
 1Л  J
 20,5
 0,1
 20,4
 1
 20,3
 0,1
 20,2
 20
 20,5
 0,2
 20,3
 1Л  J
 20,6
 0,2
 20,4
 1
 20,6
 0,1
 20,5
 ОА  /
 20,5
 0,2
 20,3
 /А)  <
 20,4
 0,1
 20,3
 Вспашка~плугом  с  предплуж¬
ником,  20  см
 Глубокое 	рыхление  плугом
 со  снятыми  отвалами,  22  см
 Вспашка 	культурным  плу¬
гом  с 	почвоуглубителем,
 27—28  см
 Поверхностное  рыхление  ди¬
сковой 	тяжелой  бороной,
 8—10  см
 чается  ее  уплотнение  (например,  при  длительном  вьшасе  скота
на  переувлажненной  почве),  происходит  накопление  более  зна¬
чительных  количеств  углекислоты  в  почвенном  воздухе.  Содер¬
жание  ее  достигает  3—7%  и  более.
 М.  Т.  Ястребов  изучал  состав  .почвенного  воздуха  в  ряде
почв  с  естественной  растительностью.  Некоторые  из  его  данных
приведены  в  табл.  64.
 Та  блица  64
 Содержание  СОг  и  Ог  в  почвенном  воздухе  некоторых  почв
поймы  р.  Яхромы  Московской  области
 (в  процентах  к  объему  воздуха)
 Дерново-подзолистая  почва  водораздела
(под  лесом)
 Глубина
 пробы
 (см)
 27—31/VIII
 2/1X
 Глубина
 пробы
 (СМ)
 27—31/VIII
 21/1X
 СО*
 о*
 СОа
 О,
 соя
 о,
 СО,
 оа
 15
 0,26
 20,17
 0,39
 20,10
 15
 0,90
 19,67
 0,89
 19,76
 25
 0,40
 19,96
 0,40
 19,88
 25
 1,93
 18,66
 1,10
 19",  49
 Луговая  дерновая  почва
 Из  приведенных  данных  можно  видеть,  что  в  дерново-подзо¬
листой  почве  с  нормальной  влажностью  состав  почвенного  воз¬
духа  в  пределах  верхних  25  см  вполне  нормальный.  Содерж'а-
 188

ние  углекислоты  не  превышает  0,5%,  а  кислорода  —  около  20%.
При  переходе  к  почвам  избыточного  увлажнения  содержание
углекислоты  достигает  1—2%,  а  кислорода  снижается  до  19,5%.
В  торфяно-глеевых  почвах  повышенного  увлажнения  содержание
углекислоты  достигает  7%,  а  кислорода  —  лишь  13,6%.
 Обстоятельные  исследования  почвенного  воздуха  в  полях
Подмосковья,  занятых  разными  культурами,  провел  И.  П.  Гре¬
чин  в  1965  г.  (дериовонподволистая  легкосуглинистая  почва  на
моренном  суглинке).  Наблюдения  проводились  систематически,
каждый  месяц.  Из  многочисленных  данных  приводим  лишь  не¬
которые,  относящиеся  к  вегетационному  периоду  (табл.  65).
 Таблица  65
 Динамика  С02  и  02  в  почвенном  воздухе  в  слое  0—15  см
(в  объемных  процентах)
 Дата
 проведения
 анализа
 Культуры
 смесь  трав  второго
года  пользования
 озимая  пшеница
 кукурузный  пар
 овес
 С02
 os
 С09
 О,
 С09
 Оа
 СОа
 02
 20/IV
 0,89
 20,35
 0,89
 20,12
 2,28
 18,46
 -0,34
 20,61
 20/VI
 0,37
 20,58
 0,40
 20,75
 1,16
 19,59
 0,38
 20,63
 20/VIII
 2,25
 18,55
 0,23
 20,80
 0.41
 20,50
 1,15
 19,80
 На  основании  этих  и  других  данных  этого  автора  можно  за¬
ключить,  что  в  пахотных  почвах,  как  правило,  содержание  СОг
не  превышает  десятых  долей  процента,  в  то  время  как  содер¬
жание  02  снижается  до  19—20%.  Автор  отмечает,  что  наиболь¬
шее  содержание  СОг  наблюдается  в  случаях  повышенного  со¬
держания  влаги  в  почве.
 При  нормальных  условиях  увлажнения  почвы  состав  поч¬
венного  воздуха  устанавливается  на  уровне  0,2—0,5%  СОг  и
20,5%  Ог.  Вместе  с  тем  Чинтересны  выводы  автора  о  том,  что  при
наличии  растительного  локрова  в  почвенном  воздухе  больше
углекислоты  и  меньше  кислорода.  Причем  состав  почвенного
воздуха  восстанавливается  до  нормального  при  снятии  расти¬
тельного  покрова.
 Длительное  и  детальное  исследование  режима  углекислоты
в  черноземных  почвах  произвела  В.  Б.  Мацкевич  пользовав¬
шаяся  для  взятия  проб  почвенного  воздуха  и  для  анализа
надежной  методикой.  Пробы  почвенного  воздуха  брались  в  поле¬
вых  условиях  в  герметично  закрывающиеся  бюретки  типа  Ла-
ферта  емкостью  25—50  мл.  Исследования  проводились  в  Стре¬
лецкой  степи  в  течение  двух  лет.  Из  данных,  полученных  авто¬
ром,  видно,  что  в  слое  0—20  см  содержание  углекислоты  не
 189

превышает  0,2%,  а  до  глубины  одного  метра  лишь  в  редких
случаях  оно  превышает  0,6  %  -  И  только  в  слоях,  приближаю¬
щихся  к  грунтовым  водам,  содержание  углекислоты  резко  воз-
растаегг  и  достигает  2,4%.  Автор  оимечает,  что  содержание  угле¬
кислоты  в  почвенном  воздухе  увеличивается  сначала  в  верх¬
них,  а  затем  и  в  более  глубоких  слоях  почвы.  Наблюдается  па¬
раллельный  ход  нарастания  углекислоты  и  температуры  в  почве.
Чем  выше  температура  почвы  при  условии  наличия  в  ней  до¬
ступной  для  растений  влага,  тем  выше  содержание  углекислоты.
Если  же  запасы  доступной  влаги  иссякают,  то  и  при  сравни¬
тельно  высокой  температуре  количество  углекислоты  сокра¬
щается.  Максимум  СОг  в  почвенном  воздухе  наблюдается  во
влажные  годы,  когда  запасы  влаги  в  почве  сравнительно  велики
с  весчы.  Отмечается  также  более  высокая  концентрация  угле¬
кислоты  под  древесными  культурами  по  сравнению  с  ее  содер-'
жанием  под  травянистой  растительностью.  Однако  необходимо
отметить,  что  и  в  почвенном  воздухе  под  лесом  в  верхнем  по¬
луметровом  слое  содержание  углекислоты  очень  невелико  —  до
0,6%.
 Таблица  _66
 Состав  почвенного  воздуха  темно-каштановоб  почвы
на  поле  сахарной  свеклы
(на  глубине  25  см)
 Дата
 Время
 вв  (М
 Содержание
(%  к  общему  объему
воздуха)
 наблюде¬
 ний
 углекис¬
 лоты
 кислорода
 >  >
 12.00
 33,5
 1,58
 19,10
 12.00
 31,0
 1,38
 —
 20.00
 Произведен  полив
нормой
 34  мм
 26/VI  |
 10.25
 33,0
 2,52
 .—
 11.35
 32,0
 2,73
 16,70
 f
 12.35
 31,0
 2,82
 16,75
 27/VI  1
 15.35
 27,3
 3,05
 16,50
 21.15
 27,3
 3,18
 14,60
 30/VI  {
 15.30
 27,0
 1,58
 19,25
 17.30
 26,8
 0,99  -
 —
 Интересные  данные  по  составу  углекислоты  и  кислорода  в
темно-каштановых  суглинистых  почвах  Саратовской  области
(ЭОМС)  мы  находим  в  работе  П.  В.  Вершинина  и  Н.  П.  Поя-
ссива  (табл.  66).  Эти  данные  позволяют  судить  об  изменениях
содержания  углекислоты  в  почвенном  воздухе  в  зависимости  ог
влажности  почвы.  Они  получены  в  условиях  сравнительно  вы¬
 190

соких  температур  в  почве.  Достаточно  высокая  влажность  и
температура  обеспечивают  оптимальные  условия  для  биологиче¬
ских  процессов,  а  следовательно,  и  высокого  потребления  кисло¬
рода  и  продуцирования  углекислоты  корнями  растений  и  микро¬
организмами.  В  течение  первых  суток  после  полива  отмечается
даже  некомпенсированное  потребление  кислорода.  Об  этом
можно  судить  по  тому,  что  в  эти  сутки  сумма  углекислоты  и
кислорода  в  почвенном  воздухе  составляла  17,8—19,5%  вме¬
сто  21%.  Однако  уже  через  4—5  дней  после  полива  при  срав¬
нительно  высокой  влажности  состав  почвенного  воздуха  прибли¬
жается  к  нормальному,  когда  углекислоты  уже  0,99%к  объ¬
ему  всего  воздуха  в  почве.  Нельзя  не  отметить,  что  накопление
углекислоты  в  почве  в  первые  дни  является  следствием  затруд¬
нительного  ее  отвода.  Один  из  авторов,  Н.  П.  Поясов,  отмечает,
что  при  такой  влажности  не  удается  даже  извлечь  пробу  из
почвенного  воздуха,  так  как  имеющийся  в  почве  воздух  разоб¬
щен  каплями  воды  в  мелких  порах;  воздушные  поры  не  об¬
щаются  между  собой.  Однако  при  снижении  влажности  газооб¬
мен  восстанавливается,  что  приводит  к  нормальному  составу
почвенного  воздуха.
 Н.  И.  Горбунов  и  В.  М.  Токарев  подробно  исследовали  со¬
держание  углекислоты  в  воздухе  почв  Малоузенского  опорного
пункта  ВАСХНИЛ.  Данные  этих  авторов  для  делянки  орошае¬
мого  солонца,  вспаханного  до  глубины  54  см,  говорят  о  том,
что  общее  содержание  углекислоты  в  почвенном  воздухе  куль¬
турных  орошаемых  солонцов  невысоко.  Количество  СОг  увели¬
чивается  весьма  незначительно  по  мере  повышения  температуры.
Максимум  ее  —  0,56%—обнаружен  перед  четвертым  поливом
 9 	августа,  когда  температура  в  почве  достигла  27°.  Вместе  с  тем
30/V  после  первого  полива,  когда  влажность  почвы  достигла
наиболее  высокого  уровня  —  23,3%  к  весу  сухой  почвы,  содер¬
жание  СО2  было  незначительным  —  0,26%,  что  может  найти  объ¬
яснение  в  низком  уровне  биологических  процессов,  вызванном
температурой  в  11,7°  С.
 Как  уже  было  упомянуто  выше,  большой  фактический  мате¬
риал  по  содержанию  углекислоты  в  почвенном  воздухе  орошае¬
мых  и  неорошаемых  сероземов  получила  Ф.  Ю.  Гельцер.  Она
доказала,  что  до  полива  в  почве  устанавливается  низкое  со¬
держание  углекислоты,  вероятно,  обусловленное  высоким  уров¬
нем  ее  отвода.  После  каждого  полива  наблюдается  скачок  в  сто¬
рону  повышения  содержания  углекислоты  в  почве.  Однако  уже
в  ближайшие  сутки  после  полива  ее  содержание  заметно
снижается.  Самое  высокое  содержание  СО2  в  почвенном  воз¬
духе  наблюдается  в  почве,  удобренной  навозом,  под  хлопчат¬
ником.  Здесь  ее  на  40%  больше,  чем  на  орошаемом  пару,  тоже
удобренном  навозом.  В  большинстве  же  случаев  и  здесь  содер¬
жание  углекислоты  не  превышает  1  %  к  объему  почвенного  воз¬
духа.
 191

Таким  образом,  и  в  условиях  поливного  земледелия  повы¬
шенное  содержание  углекислоты  в  почве  скорее  эпизод,  чем  по¬
стоянное  явление.
 Большой  фактический  материал  по  составу  почвенного  воз¬
духа  каштановых  почв  получила  А.  И.  Вадюнина,  которая
указывает,  что  содержание  кислорода  в  воздухе  этих  почв  высо¬
кое.  Только  в  условиях  переувлажнения,  например,  в  зоне  ка¬
пиллярной  каймы,  можно  зарегистрировать  снижение  содержа¬
ния  кислорода  до  15%-  В  других  случаях  оно  держится  в  пре¬
делах  18—20%.
 Таким  образом,  мы  рассмотрели  состав  почвенного  воздуха
ряда  типов  почв  страны.  Несмотря  на  заметные  различия,  су¬
ществующие  в  составе  почвенного  воздуха  разных  почв,  нельзя
не  отметить  весьма  важную  общую  закономерность,  состоящую  в
том,  что  в  пахотных  почвах  даже  в  условиях,  весьма  благо¬
приятных  для  продуцирования  углекислоты,  последней  накапли¬
вается  сравнительно  немного  и  лишь  в  очень  редких  случаях
 1—5%  к  объему  почвенного  вовдуха.  Основной  причиной  этого
несомненно  является  достаточно  высокий  отвод  углекислоты
из  почвы  и  соответствующий  уровень  поступления  в  нее  кисло¬
рода.
 АЭРАЦИЯ  ПОЧВЫ.  ВОЗДУХООБМЕН  И  ГАЗООБМЕН
В  ПОЧВЕ
 Состав  почвенного  воздуха  данного  слоя  почвы  в  каждый
данный  момент  устанавливается  под  влиянием  двух  процессов,
действующих  самостоятельно,  но  количественно  взаимосвязан¬
ных.  В  лочве  происходят  'процессы  внутренние,  следствием  кото¬
рых  является  потребление  кислорода  и  образование  угле¬
кислоты.  По  результатам  эти  процессы  ничем  существенно  не
отличаются  от  широко  известных  в  природе  процессов  дыха¬
ния.  Мы  знаем,  что  в  результате  дыхания  окружающая  среда  те¬
ряет  кислород  и  обогащается  углекислотой.  Ясно,  что  в  замкну¬
той  системе  этот  процесс  не  мажет  продолжаться  длительно  не
только  потешу,  что  полный  расход  кислорода  приостанавливает
его,  но  и  (потому,  что  накопление  продуктов  дыхания,  в  первую
очередь  углекислоты,  тормозит  процесс  и  на  определенном
уровне  может  даже  прекращать  его.  Однако  из  сказанного  уже
можно  заключить,  что  почву,  особенно  ее  поверхностные  гори¬
зонты,  отнюдь  нельзя  рассматривать  как  замкнутую  систему.
Нормальным  состоянием  следует  считать  такое,  когда  между
ней,  окружающей  средой  и  растительным  покровом  происходит
маосо-  и  энергообмен.  Частньгм  случаем  такого  обмена  является
воздухо-  л  газообмен.  В  тех  случаях,  когда  условия  таковы,  что
обмен  газами  в  системе  невозможен,  потребление  кислорода  ус¬
коряет  процесс  обмена  с  приземным  воздухом,  а  обмен  между
почвой  и  внешней  средой,  ускоряется  углекислотой  при  накопле¬
 192

нии  кислорода  в  поч)ве.  Эти  процессы,  следовательно,  направ¬
лены  на  ликвидацию  разности  их  'концентраций  в  почве  и  в  ок¬
ружающей  среде.  В  периоды,  .когда  состав  почвенного  вое  духа
совпадает  с  составом  его  в  окружающей  атмосфере,  можно  лишь
утверждать,  что  сколько  молекул  кислорода  и  углекислоты
прибыло  из  воздуха  в  почву,  столько  же  убыло.
 Все  процессы  обмена  почвенного  .воздуха  и  его  составляющих
с  атмосферным  мы  называем  аэрацией  почвы.  Однако  под  аэ¬
рацией  мы  понимаем  -процессы  двух  типов.  Одни  из  н'их  вклю¬
чают  явления  обмена  почвенного  воздуха,  т.  е.  одновременно
всех  газо1В,  его  составляющих.  Ниже  будет  показано,  что  такие
явления  возд(ухообмана  несомненно  имеют  мекгго.
 В  отличие  от  процессов  воздухообмена,  иногда  параллельно
с  ними,  чаще  независимо  от  них  протекают  процессы,  сущность
которых  состоит  в  обмене  каждого  газа  почвенного  воздуха  с
атмосферным.  Речь,  следовательно,  идет  о  процессах,  ведущих
к  выравниванию  концентраций  и  парциальных  давлений  между
газами  почвенного  и  атмосферного  воздуха.  Эти  процессы  из¬
вестны  под  названием  газообмена  или  диффузии  газов.
 Аэрация,  следовательно,  рассматривается  как  алгебраиче¬
ская  сумма  двух  процессов.  Ниже  мы  кратко  рассмотрим  каж¬
дый  из  них.
 Процессы  воздухообмена.  В  «почвоведении  и  земледелии  та¬
кого  рода  процессы  получили  образное  название  —  «дыхание
почвы».  Теперь,  когда  многое  в  механизме  газообмена  проясни¬
лось,  мы  можем  сказать,  что  этот  термин  даже  в  качестве  ус¬
ловного  не  может  быть  приемлем  Дело  в  том,  что  для  систем
с  характерными  процессами  дыхания  последние  должны  идти
непрерывно,  в  то  время  как  воздухообмен  является  процессом,
полностью  исключающимся  во  всех  случаях,  когда  между  поч¬
вой  и  приземной  атмосферой  наступает  термодинамическое  рав¬
новесие.  Только  при  нарушениях  в  этом  равновесии  начинается
воздухообмен.  Основными  агентами,  регулирующими  скорость,
направление  и  объем  воздухообмена,  являются  климатогенные
факторы:  1)  изменения  температуры  почвы  и  атмосферы,  2)  из¬
менения  влажности  почвы  (атмосферные  осадки,  орошение,  ис¬
парение,  конденсация  влаги),  3)  изменение  барометрического
давления,  4)  ‘действие  ветра.
 Рассмотрим  первый  фактор  воздухообмена  —  «роль  колеба¬
ния  температур  в  процессах  аэрации.  Из(вестно,  что  снижение
температур  обусловливает  сжатие  газов,  а  повышение  —  расши¬
рение  их.
 При  понижении  температуры  почвы  и  сжатии  газов  возни¬
кают  условия  для  поступления  новых  порций  воздуха  из  атмо¬
сферы  в  почву.  При  нагревании  почвы,  наоборот,  из  почвенных:
пор  'вытесняется  соответствующая  .порция  воздуха  из  почвы  в  ат¬
мосферу.  Эти  процессы  приобретают  важное  знагчение  благо¬
даря  наличию  суточного  хода  температур:  нагреванию  верхних
 7  Физика  почв
 193

слоев  почвы  днем  и  остыванию  их  ночью.  Однако  существенным
является  не  сам  факт  влияния  колебаний  температур  на  возду¬
хообмен,  а  величина  воздухообмена,  обусловленная  изменениями
температуры  почвы.  Количественно  этот  эффект  оценивается  на
основе  закона  Гей-Лноюсака,  согласно  которому  изменение  тем¬
пературы  «а  1°С  вызывает  изменение  объема  газа  на  V273  Долю
всего  объема  и,  следовательно,  может  привести  к  замене  та¬
кой  же  части  почвенного  воздуха.
 Заметные  изменения  температуры  происходят  только  «в  самом
верхнем  слое  почвы,  поэтому  нет  оснований  для  бур-ного  тече¬
ния  процесса  воздухообмена  во  всем  пахотном  слое  на  основе
этого  фактора  в  течение  летних  суток.
 -Б.  А.  К'ин  произвел  расчет  возможного  воздухообмена  в
почве  на  основе  температурных  изменений  по  эксперименталь¬
ным  данным  Л.  Ромеля.
 В  опыте  Л.  Ромеля  цилиндр  с  нагретой  почвой  помещался
©  холодный  воздух,  теплый  воздух  выходил  через  верхнюю  по¬
верхность,  а  на  его  место  через  нижнюю  поверхность  поступал
холодный.  Автор  пришел  к  вьцводу,  что  максимальная  скорость
потока,  обусловленная  разностью  температур  для  рыхлой  почвы,
■не  может  превышать  2,4  см/час.  Б.  А.  Кин  считает  такую  ве¬
личину  явной  переоценкой  воз'духообмена,  .происходящего  за  счет
изменения  температур.  По  его  мнению,  этот  фактор  в  самых
крайних  случаях  обеопечшает  Ув  нужной  аэрации.  Расчет  пока¬
зывает,  что  если  температура  почвы  дважды  в  сутки  изменяется
на  20°,  то  при  этом  может  смениться  40/г73  частей  объема  воз¬
духа  в  слое  почвы,  в  котором  происходили  колебания  темпера¬
туры.  Это  совершенно  ничтожная  величина  обмена.
 Вторым  фактором  воздухообмена  является  изменение  влаж¬
ности  почвы.  Поступление  воды  в  почву  независимо  от  того,
обусловлено  ли  оно  атмосферными  осадками,  конденсацией  па¬
ров  из  атмосферы  или  искусственным  поливом,  приводит  к  вы¬
теснению  /воздуха  из  пор.  По  мере  вытеснения  или  потребления
растениями  в  результате  стекания  влаги  из  верхних  в  нижние
слои  почвы  взамен  воды  в  освобождавшиеся  поры  устремляется
воздух  из  атмосферы.  Поэтому  не  вызывает  сомнений  тот  факт,
что  изменение  влажности  является  реальным  физическим  фак¬
тором  воздухообмена  в  почсве.
 Для  опенки  роли  изменения  влажности  в  явлениях  аэрации
почв  рассмотрим  количество  осадков,  выпадающих  на  террито¬
рии  страны.  За  год  в  основных  земледельческих  неорошаемых
районах  выпадает  от  300  до  700  мм  осадков,  причем  на  вегета¬
ционный  период  приходится  не  более  половины  этого  количе¬
ства.  Если  принять  пористость  пахотного  слоя  почвы  в  среднем
равной  50—55%,  а  среднюю  воздухоемкость—  20—25%,  то
ясно,  что  одновременно  в  пахотном  слое  может  вмещаться  до
40  мм  воды,  а  всех  летних  осадков  едва  ли  хватит  для  десяти¬
кратного  обновления  объема  почвенного  воздуха  в  пахотном
 194

слое.  Но  воздухообмен  такой  кратности  не  достаточен,  даже
если  он  происходит  в  течение  одних  суток.
 С  другой  стороны,  расход  воды  на  испарение  и  транспира¬
цию  не  превышает  7—10  мм  в  сутки.  Я*сно,  что  поступление  воз¬
духа  из  атмосферы  в  поч©у  взамен  испарившейся  воды  в  коли¬
честве  7—10%  к  объему  верхнего  десятисантиметрового  слоя
почвы  в  сутки  не  обеспечивает  нуждой  аэрации  почвы.
 Процесс  воздухоаб!мена  (происходит  также  под  влиянием
третьего  фактора—«колебаний  атмосферного  давления.  При  по¬
вышении  барометрического  давления  в  атмосфере  почвенный
воздух  сжимается  и  происходит  дополнительное  давление  на
почву.  При  падении  давления  происходит  расширение  почвен¬
ного  воздуха  и  вытеснение  части  его  в  атмосферу.  Естественно,
что  в  результате  изменения  барометрического  давления  проис¬
ходит  воздухообмен.
 Если,  окажем,  барометрическое  давление  было  760  мм  рт„
ст.  и  упало  до  750  мм  рт.  ст.,  то  объем  воздуха  изменится  на
776  часть  исходного.  Отсюда  легко  видеть,  что  этот  фактор  не
может  играть  какую-нибудь  роль  в  воздухообмене.
 Известную  роль  в  воздухообмене  имеет  действие  ветра  у  поч¬
венной  поверхности.  Здесь  ветер  часто  обусловливает  возник¬
новение  градиента  давлений  и  может  служить  причиной  допол¬
нительной  аэрации.  Наиболее  наглядно  можно  себе  представить
действие  ветра  на  воздухообмен  для  случая,  когда  он  с  силой
ударяет,  скаже!М,  в  склон  хол1ма  или  того  или  иного  выступа  на
поверхности  почвы.  Тогда  при  наличии  в  почве  достаточно  хо¬
рошо  развитой  системы  пор  от  каждого  порыва  ветра  входит
дополнительное  количество  воздуха  в  почву.
 Однако  возможен  и  такой  случай,  что  в  результате  действия
ветра  при  сильно  комковатой  и  тем  более  глыбистой  поверх¬
ности  с  наветренной  стороны  препятствия  возникает  повышен¬
ное  давление,  а  с  подветренной  стороны—(пониженное.  Повы¬
шенное  давление  вызовет  приток  воздуха  в  почву,  а  понижен¬
ное,  наоборот,  —  отток  его  в  атмосферу.  То  и  другое  приводит
к  замене  почвенного  воздуха  на  атмосферный.
 Действие  ветра  на  процессы  воздухообмена  зависит  от  ско¬
рости  и  направления  ветра,  от  характера  макро-  и  микрорелье¬
фа  поверхности  почвы,  от  структуры  и  качества  обработки  лочвы
и  ряда  других  причин.  Имеются  данные,  что  в  некоторых  слу¬
чаях  при  очень  сильном  ветре  роль  этого  фактора  в  воздухооб¬
мене  довольно  высока  и  может  полностью  обеспечить  нормаль¬
ную  аэрацию  почвы.  Необходимо,  однако,  учитывать,  что  далеко
не  постоянно  и  не  повсеместно  дуют  ветры;  в  большинстве  слу¬
чаев  сила  ветра  совершенно  недостаточна  для  нормальной  аэра¬
ции.  Нельзя  также  не  учитывать,  что  обычно  измеряемая  ско¬
рость  ветра  на  высоте  2  м  от  земли  не  может  в  данном  случае
являться  показателем  его  силы  у  поверхности,  так  как  по  мере
приближения  к  поверхности  земли  скорость  ветра  сравнительно
 7*
 195

резко  падает.  Кроме  того,  внутри  растительного  покрова  сколь-
ко-нибудь  заметные  скорости  ветра  вообще  не  имеют  места.
Поэтому  чаще  всего  ветер  не  может  быть  основным  фактором
воздухообмена  в  почеве.
 Мы  рассмотрели  факторы  воздухообмена,  объединяющиеся
под  общим  названием  «дыхание  почвы».  Мы  видели,  что  ли  один
из  них,  ни  даже  совокупность  всех  не  могут  выступать  в  каче¬
стве  существенного  фактора  воздухообмена.  И  если  в  абсолют¬
ном  большинстве  окультуренных  почв  в  течение  большей  части
вегетационного  периода  в  обр  абатькваепмом  слое  состав  почвен¬
ного  воздуха  вполне  нормальный,  т.  е.  весьма  мало  отличается
от  состава  атмосферного  воздуха,  то  совершенно  ясно,  что  не¬
обходимо  допустить  наличие  более  универсального  по  времени
и  пространству  фактора,  регулирующего  состав  почвенного  воз¬
духа.
 ПРОЦЕССЫ  ГАЗООБМЕНА  МЕЖДУ  ПОЧВОЙ
И  ПРИЗЕМНЫМ  СЛОЕМ  ВОЗДУХА
 Диффузия  газов.  Основным  фактором  аэрации  почвй  яв¬
ляется  диффузия  газов.  Под  ней  обычно  понимают  перенос
массы  газа  или  пара,  возникающий  из-за  различий  в  концентра¬
ции  или  «парциальных  давлений  газов  и  шаров.  Диффузия  обус¬
ловливает  перемещение  молекулы  газа  или  «пара  в  направлении
убывания  концентрации  или  парциального  давления.  Процесс
диффузии  ведет,  следовательно,  к  выравниванию  концентрации
и  парциального  давления  пара  или  газа.  Под  парциальным  дав¬
лением  газа  следует  понимать  то  давление,  которое  он  создал  бы
заполняя  один  весь  объем  газовой  смеси.
 Разность  парциального  давления  углекислоты  и  кислорода
почвенного  воздуха  и  атмосферы,  как  уже  было  показано,  су¬
ществует  постоянно.  Эта  разность  поддерживается  непрерыв¬
ным  потреблением  .кислорода  в  почве.  Поэтому  содержание  ки¬
слорода  в  почвенном  воздухе,  как  правило,  ниже,  чем  в  атмо¬
сфере.  В  почве  также  расходуется  некоторое  количество  угле¬
кислоты,  но  одновременно  здесь  идет  непрерывный,  значительно
более  интенсивный  процесс  ее  образования.  Поэтому  в  почвен¬
ном  воздухе  углекислоты  всегда  больше,  чем  в  атмосфер¬
ном.
 Разность  парциальных  давлений  кислорода  и  углекислоты  в
атмосферном  и  почвенном  воздухе  и  является  главной  причи¬
ной  непрерывно  идущей  диффузии  и  газообмена.  Так  как  диф¬
фузия  направлена  в  сторону  меньшей  ■концентрации  газов  или
меньших  парциальных  давлений,  то  под  ее  влиянием  углеки¬
слота  непрерывно  двигается  в  атмосферу,  а  кислород,  наоборот,
-V  из  атмосферы  в  почву.
 Процессы  диффузии  подчиняются  законам  Фика.  Количество
вещества,  которое  продиффундирует  со  стороны  более  высокого
 196

парциального  давления  в  направлении  более  низкого,  подчи¬
няется  следующему  уравнению:
 dc
 dm  =  —  DS  —gj—  dt,
 где:  dm—  переносимая  масса  газа,  D—коэффициент  диф¬
фузии,  S—площадь,  через  которую  идет  диффузия,  —  гра¬
диент,  или  изменение  концентрации  на  единицу  длины  вдоль
направления  х,  t  —  время  диффузии.
 Численно  коэффициент  диффузии  раизон  количеству  вещества,
диффундирующего  через  1  см2  за  1  сек.  при  градиенте  концен¬
траций,  равном  единице.  Размерность  этого  коэффициента  —
см2/сек.  Знак  минус  показывает,  что  диффузия  идет  в  сторону
более  низких  концентраций.
 Все  сказанное  здесь  о  диффузии  газов  относится  к  случаю,
происходящему  в  свободном  пространстве  —  в  атмосфере.  Ясно,
что  диффузия  через  пористую  многослойную  систему  не  может
происходить  со  скоростью  этого  процесса  в  свободной  атмо¬
сфере.  Дополнительное  своеобразное  «трение»,  или  сопротивле¬
ние,  безусловно,  замедляет  процесс  диффузии  в  такой  системе.
В  связи  с  этим  важной  количественной  характеристикой  ско¬
рости  обмена  того  или  иного  газа  между  системами  почва  —
атмосфера  служит  отношение  коэффициента  диффузии  в  почве
к  коэффициенту  диффузии  этого  газа  в  воздухе  при  одной  и
той  же  температуре.  Последняя  оговорка  весьма  существенна,
так  как  скорость  диффузии  является  функцией  температуры.
 Если  через  D  обозначить  коэффициент  диффузии  газа  в
почве,  а  через  Do  коэффициент  диффузии  его  в  воздухе,  то  их
отношение  D/Do  и  будет  показателем  замедления  диффузии  в
почве.  Разумеется,  это  отношение  всегда  меньше  единицы.
Однако  абсолютная  величина  этого  отношения  представляется
весьма  большой,  так  как  она  служит  комплексной  характери¬
стикой  физического  состояния  почвы,  всей  архитектоники  почвы
и  особенно  характеристикой  ее  порового  пространства  (эффек¬
тивный  радиус  пор,  общий  их  объем,  степень  их  занятости  во¬
дой  ИТ.  д).
 В  табл.  67  приводятся  данные  Б.  Кина,  показывающие,
сколько  углекислоты  в  единицу  времени  переносится  из  объема
почвы  к  ее  поверхности  в  результате  диффузии.  Эти  данные
дают  представление  о  том,  как  изменяется  величина  переноса
yi  лекислоты  в  результате  диффузии  под  влиянием  различных
факторов.
 Прежде  всего  можно  констатировать,  что  при  данной  пори-
сinfill  отнод  углекислоты  из  почвы  под  влиянием  диффузии
прямо  пропорционален  градиенту  концентрации.  Так,  при  пори-
о  ос  in  0,2  при  градиенте  концентрации  0,02%  на  1  см  перенос
углекислот  равен  1,3,  а  при  градиенте  0,40  —  25,4  (л/м2  в  день).
 197

Таблица  67
 Отвод  углекислоты  из  почвы  под  влиянием  диффузии
(л/м2  в  день)  в  зависимости  от  градиента
концентрации  и  пористости  почвы
 (Р  =  700  мм  рт.  ст.  и*  /  =  25°  С)
 dc
 (Л,  на  1  см)
 Пористость  почвы  (в  долях  от  всего  объема
почвы)
 0,2
 0,3
 0,4
 0,5
 0.6
 0,02
 1,3
 2,9
 5,3
 8,1
 11,4
 0,04
 2,5
 5,9
 10,2
 16,1
 23,0
 0,08
 5,1
 11,5
 20,5
 31,9
 46,5
 0,12
 7,7
 17,4
 30,7
 50,5
 68,2
 0,16
 10,2
 23,0
 40,9
 65,0
 93,0
 0,20
 12,7
 28,8
 52,7
 80,6
 114,4
 0,40
 25,4
 58,7
 102,0
 161,0
 229,1
 Таким  образом,  градиент  концентраций  увеличился  в  20  раз
и  перенос  углекислоты  увеличился  также  почти  в  20  раз.  Эту
закономерность  можно  обнаружить  для  каждой  из  приведенной
пористости.
 Если  рассмотреть  данные  о  переносе  углекислоты  в  зависи¬
мости  от  пористости  почвы  при  заданном  градиенте  концентра¬
ции,  то  можно  отметить,  что  перенос  углекислоты  находится  в
прямой  зависимости  от  пористости  и  растет  значительно  быст¬
рее,  чем  это  следует  из  пропорциональности.  Вместе  с  тем  при*
веденные  данные  показывают,  какие  реальные  возможности  к
регулированию  переноса  углекислоты  имеются  при  воздействии
на  пористость  почвы.  Так,  изменяя  пористость  с  0,4  до  0,6  долей
от  объема  почвы  (первая  цифра  характерна  для  сухой  микро-
агрегатной,  вторая  —  для  макроагрегатной  почвы),  перенос  уве¬
личивается  больше  чем  вдвое.  Интересно  также  отметить,  что
изменяя  градиент  концентрации  и  пористость  в  пределах,  на-
бдюдающихся  в  реальных  почвах,  можно  достигнуть  повышения
скорости  диффузии  не  только  в  десятки,  но  даже  в  сотни  раз.
 Н.  П.  Поясов  приводит  экспериментальные  данные  об  отводе
углекислоты  из  почвы  в  результате  диффузии  для  темно-кашта¬
новой  почвы  Энгельсской  опытно-мелиоративной  станции  Сара¬
товской  области  (табл.  68).  Эти  данные  представляют  большой
интерес  потому,  что  они  относятся  к  почве  с  реальными  влаж¬
ностями  и  появляется  возможность  установить  более  сложные
зависимости  между  плотностью,  пористостью,  влажностью  и  от¬
водом  углекислоты  из  почвы  под  влиянием  диффузии.  Заметим
также,  что  пересчет  позволяет  установить,  что  данные
Н.  П.  Поясова  по  абсолютной  величине  совпадают  с  соответ¬
ствующими  вариантами  предыдущей  таблицы  Б.  Кина.
 198

Таблица  68
 Отвод  углекислоты  из  почвы  под  влиянием  диффузии
в  зависимости  от  общей  пористости  и  влажности  почвы
 &Об
 {%)
 Объем  углекислоты  (л!мя
в  час)
 воб
 (%)
 Объем  углекислоты  (л/ма
в  час)
 Р  =  443%
р  =  1,48  г{сма
 Р  —  51,0%
р  =  1,3  г!  см8
 р  =  44,3  %
р  =  1,48  г/см8
 Р  =  51,0%
р  =  1,3  г/см3
 20
 0,73
 1,01
 32
 0,29
 0,51
 24
 0,56
 0,84
 36
 0,00
 0,33
 28
 0,39
 0,67
 40
 —
 0,00
 В  данном  случае  изменением  влажности  удается  детально
проследить  зависимость  отвода  углекислоты  через  диффузию  от
пористости  почвы.  Как  видно  из  данных  таблицы,  отвод  угле¬
кислоты  прекращается  при  свободной  пористости,  составляющей
8—11%  ко  всему  объему  почвы.  Это  следует  понимать  так,  что
при  столь  высоком  обводнении  почвы  и  низком  количестве  сво¬
бодных  пор  исчезают  сквозные  воздушные  ходы  в  почве;  воз¬
душные  поры  хотя  еще  и  имеются  между  почвенными  части¬
цами  и  микроагрегатами,  но  они  изолированы  друг  от  друга
водными  пробками  или  кольцами;  это  делает  диффузию  физи¬
чески  невозможной.  Из  сказанного  следует,  что  скорость  и  коэф¬
фициент  диффузии  газов  через  почву  целиком  определяются
физическими  условиями  в  почве  и  зависят  от  ее  пористости  и
плотности,  от  содержания  влаги,  размеров  почвенных  частиц
и  пор  между  ними,  размеров  и  водопрочности  макро-  и  микро¬
агрегатов.
 Методы  определения  коэффициента  диффузии  газов.  Акаде¬
мик  П.  А.  Ребиндер  приводит  описание  двух  методов  его  опре¬
деления.
 Кинетический  метод.  В  течение  известного  периода  произ¬
водятся  измерения  парциального  давления  или  концентрации
того  или  иного  компонента  в  одном  слое  диффузионного  сосуда.
 Стационарный  метод.  На  концах  диффузионного  сосуда  кон¬
центрация  тяжелого  компонента  поддерживается  постоянной;  в
нижней  части  —  максимальная  концентрация;  в  верхней  —  на
уровне  нуля.  Тогда  диффузия  протекает  независимо  от  времени,
или,  как  принято  считать,  —  стационарно.
 Удобным  и  доступным  для  изучения  диффузии  является  ме¬
тод,  разработанный  в  Агрофизическом  институте  Н.  П.  Поясо-
вым  при  участии  М.  А.  Каганова.  Сущность  его  состоит  в  том,
что  из  сосуда  известного  объема  и  определенной  концентрации
данного  газа  идет  диффузия  его  через  колонку  почвы  в  атмо¬
сферу,  причем  почва  в  колонке  имеет  известны?  пара¬
метры.
 199

Схема  установки  для  определения  коэффициента  диффузии
приведена  на  рисунке  47.  Она  состоит  из  двух  сообщающихся
между  собой  жестяных  сосудов  (в  данном  случае  объемом
 12,6 	л).  Цилиндры  с  почвой  устанавливаются  в  специальных
гнездах  и  при  помощи  резиновых  прокладок  и  болтов  герме¬
тически  соединяются  с  отверстиями  в  сосудах.  Через  определен¬
ные  промежутки  времени  из  сосудов  берутся  пробы  газов  и  ана¬
лизируются  в  газоанализаторе.  Для  взятия  пробы  газа  в  сосудах
имеются  специальные  отверстия  —  трубки.  По  концентрации
углекислоты  в  пробах  вычисляется  коэффициент  диффузии.  Два
сосуда  в  установке  взяты  для  того,  чтобы  в  момент  взятия
 Рис.  47.  Установка  для  определения  коэффициента
диффузии
 А  и  Б  —  сосуды  для  воздуха;  t  —  цилиндр  с  почвой,  2  —  тер¬
мометр,  8  —  основание  цилиндров,  4  —  газоотводные  трубки.
5  —  газоподающие  трубки,  6  —  кран
 пробы  газа  из  одного  сосуда  второй  являлся  бы  поставщиком
газовой  смеси,  пополняя  свои  запасы  из  атмосферного  воздуха.
Таким  образом,  второй  сосуд  является  буфером  для  первого.
 О  некоторых  закономерностях  процесса  диффузии  газов  в
почве.  Пользуясь  описанной  методикой,  Н.  П.  Поясов  произвел
первые  обстоятельные  измерения  скорости  диффузии  С02  в  поч¬
вах  страны.
 Полученные  автором  данные  для  некоторых  почв  страны  мы
приводим  в  табл.'  69.
 Из  этих  данных  можно  видеть,  что  у  оструктуренных  почв
D/Do  пропорционально  свободной  пористости.  Однако  было  бы
неправильно  не  отметить  весьма  важную  особенность,  характер¬
ную  для  макроструктурных  почв.  Как  было  показано  выше,
макроструктурная  почва  —  самая  «рыхлая».  В  ней,  т.  е.  в  ма-
кроструктурной  почве,  высокая  свободная  пористость  сохра-
 200

Таблица  69
 Диффузия  С02  в  некоторых  почвах  страны
 Почва
 р  zf  см*
 W  (%  к
объему
почвы)
 Р  (сво¬
бодные
поры,
 %)
 t°c
 D
 D
 Do
 Обыкновенный  глинистый
чернозем,  Воронежская
область  (исходная  почва)
 0,85
 6,2
 15,3
 23,7
 30.6
36,1
 39.6
 61,1
 52,0
 43.6
 36.7
31,2
 27.7
 21
 21
 21
 21
 20
 20
 0,0473
 0,0352
 0,0261
 0,0203
 0,0172
 0,0160
 0,294
 0,218
 0,162
 0,126
 0,107
 0,100
 Микроагрегаты  той  же  поч¬
вы  <0,25  мм  .....
 0,82
 4,9
 13.7
22,6
 28.7
36,0
 63,5
 54.7
 45.8
39,7
32,4
 21
 20
 19
 19
 19
 0,0521
 0,0342
 0,0233
 0,0166
 0,0134
 0,323
 0,213
 0,147
 0,104
 0,084
 Агрегаты  от  2,5  до  3,0  мм
той  же  почвы
 Дерново-подзолистая  тя-  1
желосуглинистая  .  .  \
 Ненарушенный  образец,
взятый  с  места  „вымоч¬
ки"  озимой  ржи  ....
 Тот  же,  но  сухой  .....
 0,76
 1.13
 1.13
 1.32
 1.32
 4.5
29,3
 25.2
 20.3
 17.1
 50.2
 50.2
 4.6
 4.6
 66,2
 41.4
 45.5
50,4
 53.6
 6.7
 6.7
 45.1
 45.1
 20
 18
 21
 18
 •  18
 0,0546
 0,0302
 0,0448
 0,0460
 0,0482
 0,0012
 0,0009
 0,0196
 0,0191
 0,342
 0,188
 0,280
 0,288
 0,302
 0,008
 0,006
 0,123
 0,121
 няется  и  при  сравнительно  высоком  влагосодержании.  Вот  по¬
чему  при  агрегатах  2—3  мм  при  29,3%  влаги  (по  объему)
D/Do  =  0,188,  в  то  время  как  для  агрегатов  <  0,25  мм  примерно
при  этой  же  влажности  (28,7)  D/Do  =  0,104,  т.  е.  почти  в  2  раза
ниже.
 Нельзя  также  не  учитывать,  что  для  скорости  процессов
диффузии  существенным  является  не  только  количество,  и  даже
не  общий  объем  пор,  но  объемное  их  распределение  по  раз¬
мерам.
 При  наличии  в  почве  пор  капиллярных  размеров  они  равно¬
мерно  заполняются  водой,  что  приводит  при  сравнительно  не¬
высокой  влажности  либо  к  полному  прекращению,  либо  к  резко
замедленной  скорости  диффузии  и  воздухообмена  в  почве.  В  си¬
стеме  с  крупными  агрегатами  мелкие  поры  (внутриагрегатные)
при  увлажнении  почвы  заполняются  водой  и  не  участвуют  в  га-
чообмспс.  В  то  же  время  крупные  (межагрегатные)  поры  ос-
тгнок-я  свободными  от  воды  и  поддерживают  относительно  вы-
voKiiii  уровень  диффузии  при  высокой  влажности  почвы.  Это
хорошо  Индио  в  образцах,  состоящих  из  более  крупных  агре-
 I  НТО!».
 201

Н. 	П.  Поясов  показал,  что  для  хорошо  сортированных  круп¬
ных  агрегатов  (2,5—3,0  мм)  при  значительном  увлажнении  об¬
разца  коэффициент  диффузии  уменьшается  только  на  30—40%
по  сравнению  с  его  значением  в  воздушно-сухом  состоянии.  В  то
же  время  в  почве  пылеватой  (частицы  менее  0,25  мм)  при  ув¬
лажнении  с  5  до  36%  коэффициент  диффузии  падает  с  0,0521
до  0,0134,  т.  е.  в  четыре  раза.  Автор  указывает,  что  для  макро-
структурного  чернозема  содержание  влаги  даже  в  39,6%  к  объ¬
ему  почвы  не  нарушает  режима  аэрации  почвы.  В  связи  с  этим
правильной  будет  точка  зрения  тех  исследователей,  которые
считают,  что  диффузия  связана  с  объемом  свободных  пор
(П.  В.  Вершинин)  или  что  для  структурных  почв  скорость  диф¬
фузии  будет  тем  больше,  чем  выше  межагрегатная  пористость,
так  как  именно  последняя  обусловливает  объем  свободных  от
воды  пор.
 Пользуясь  описанным  методом,  И.  Б.  Ревут  и  В.  Г.  Лебедева
произвели  систематические  исследования  процесса  диффузии  га¬
зов  через  почву  в  зависимости  от  свободной  пористости  в  лег¬
ких  и  тяжелосуглинистых  почвах.
 Как  показывают  исследования  последних  лет,  познание  мно¬
гих  почвенных  процессов  возможно  на  основе  выяснения  массо-
обмена  и  энергообмена  в  системе  почва  —  растение  —  призем¬
ный  слой  атмосферы.
 Такой  подход  приобретает  важное  значение  при  анализе
газообмена  между  почвой  и  приземным  воздухом.  Поскольку
коэффициент  диффузии  для  данного  газа  в  открытой  атмосфере,
как  уже  упоминалось,  является  табличной  величиной,  то  для
определения  величины  D/Do  при  данной  температуре  достаточно
произвести  измерение  величины  D.
 Часто  в  специальной  литературе  можно  встретить  указание,
что  для  почв  величина  этой  дроби  приближается  к  0,33,  т.  е.  что
в  почве  коэффициент  диффузии  в  3  раза  ниже,  чем  в  свободной
атмосфере.  Это  утверждение  справедливо  лишь  в  весьма  узкой
области  параметров  почв.  В  абсолютном  большинстве  случаев
наблюдаются  существенные  отклонения.  В  табл.  70  мы  приво¬
дим  фактические  данные  для  упомянутых  двух  почв,  заметно
различающихся  по  механическому  составу.
 Из  данных  таблицы  видно,  что  D/Do  зависит  не  только  от
плотности,  но  и  от  влажности  этой  почвы,  т.  е.  от  свободной
пори'стости,  и  что  величину  относительной  скорости  диффузии
0,08—0,09  (т.  е.  очень  низкое  значение  D/D0)  можно  получить
не  только  при  плотности  почвы  1,5  г/см3,  но  и  при  1,3  г/см3.
В  первом  случае  это  достигнуто  при  влажности  19,1%,  в  то
время  как  во  втором  случае  величина  скорости  диффузии  полу¬
чена  при  влажности  29,4%.
 Сравнивая  данные  для  тяжелосуглинистой  и  супесчаной
почв,  мы  видим,  что  при  8%  свободной  пористости  наблюдаются
 202

разные  показатели  диффузии,  хотя  на  тяжелой  почве  это  до¬
стигнуто  при  плотности  1,5,  а  на  легкой—  1,4  г/см3.
 Из  полученных  кривых  (рис.  48,  А  и  В)  видно,  что  величина
относительного  коэффициента  диффузии  пропорциональна  сво¬
бодной  пористости.
 Зависимости  диффузии  от  комплекса  физико-механических
условий  в  почве  хорошо  видны  из  кривых  рис.  48.  Кривые  1  и  2'
свидетельствуют  о  том,  что  величина  относительного  коэффи¬
циента  пропорциональна  свободной  пористости.  Следует  также
 DWo
 D/Do
 Услобные  обозначения
о  1,1  г/см3 	u  1,4  г/см3
 •1,2  г/см3 	и  1,5  г/см3
 *  1,3  г/см3
 °  1,2  г/см3
 • 	1,4  г/см3
х  1,6  г/см3.
 Рис.  48.  Зависимость  D/DB  COj  от  свободной  пористости  в  супесчаной  (а)
и  тяжелосуглинистой  (б)  почвах.
 отметить,  что  в  зависимости  от  свободной  пористости  анализи¬
руемая  характеристика  по  абсолютной  величине  колеблется  в
весьма  широких  пределах,  верхний  из  которых  действительно
достигает  около  30%  от  величины  коэффициента  диффузии  в
свободной  атмосфере.  Однако  практического  значения  послед¬
нее  замечание  не  имеет,  так  как  относительная  величина  диф¬
фузии  в  30  и  более  процентов  имеет  место  лишь  при  сухом  или
почти  сухом  состоянии  почвы,  когда  биологические  процессы  в
ней  практически  невозможны.  Поэтому  значительно  больший
интерес  представляют  закономерности  в  ходе  процессов  диффу¬
зии  при  средних  или  оптимальных  для  жизни  растений  уровнях
влажности  почвы.  Приведенные  кривые  свидетельствуют  о  том,
что  при  средних  и  даже  выше  средних  увлажнениях  диффузия
протекает  на  достаточно  высоком  уровне.  Только  при  свободной
 203

Таблица  70
 Коэффициент  диффузии  в  зависимости  от  плотности  и  влажности
 (от  свободной  пористости  почв)
 Тяжелосуглинистая  слабоподзолистая  почва
 Супесчапая  слабоподзолистая  почва
 влажность  {%
от  объема)
 свободная  по¬
ристость  {%)
 с?
 Q
 1,4
 52,8
 0,301
 14,9
 39,3
 0,211
 40,5
 13,7
 0,024
 1,7
 44,9
 0,247
 14,8
 31,8
 0,134
 38,5
 8,1
 0,023
 1,9
 37,0
 0,201
 14,2
 24,7
 0,087
 34,6
 4,3
 0,013
 П  W
 Л  ев
 I?
 S*
 в*
w  w
 W  л
 X  н
 «4  О
°  £
\о  н
о  °
 “  5
 и  сь
 £
 К  _
 о*
 ь
 и
 Cw
 е?  л
 is
 5й
 ■  3S
 *0  н
О  О
 1,1
 1,3
 1,5
 58.6 	|
 51,1  J
 43.6 	{
 2.7
 19.3
 24.5
3,2
 19.3
 29.4
 3.7
 19,1
 35.6
 55.9
39,3
34,1
 47.9
 31.8
21,7
 39.9
 24,5
 8,0
 0,207
 0,231
 0,178
 0,220
 0,158
 0,078
 0,154
 0,090
 0,024
 1,2
 1,4
 1,6
 54,2
46,6  |
38,9  |
 пористости  ниже  8—10%  диффузия  замедляется.  Уровень  ее  не
обеспечивает  отвода  образующейся  углекислоты.
 В  тех  случаях,  когда  продуцирование  углекислоты  в  почве
происходит  на  достаточно  высоком  уровне,  величиной  свободной
пористости  определяется  и  другая  важная  характеристика  —  от¬
вод  углекислоты  с  единицы  площади  в  единицу  времени
(мг/м2-час).  Поток  углекислоты  из  почвы  в  атмосферу  рассчи¬
тывался  по  коэффициенту  диффузии.  Это  можно,  например,  сде¬
лать  по  следующему  уравнению:
 Q  =  DSt-
 dc
 dx
 где:  Q  —  количество  С02  (мг);  D  —  коэффициент  диффузии,
S  —  площадь,  через  которую  идет  поток;  t  —  время,  •—  —  гра¬
диент  содержания  углекислоты;  в  нашем  примере  этот  градиент
 0,002
равен  —.
 В  табл.  71  приведены  данные  по  выделению  СОг  (мг/м2  •  час)
из  почвы  слоем  15  см  при  ее  содержании  в  этом  слое  0,2%.  Из
данных  этой  таблицы  видно,  что  выделение  углекислоты  может
изменяться  в  зависимости  от  свободной  пористости  в  весьма
широких  пределах  —  от  19  до  461  мг/м2-час.
 Исходя  из  всего  сказанного  можно  считать,  что  величины
относительного  коэффициента  диффузии  позволяют  получать,
достаточно  полную  информацию  о  реальных  физических  усло¬
виях  в  почве:  о  ее  плотности,  пористости,  а  также  о  биологи-
 204

Таблица  71
 Выделение  углекислоты  из  почвы  слоем  15  см
при  содержании  СО2  в  почве  в  0,2%
 Тяжелосуглинистая  почва
 Супесчаная  почва
 ОГ'
 is
 bS
 влажность  (%
от  объема
почвы)
 свободная  по¬
ристость  (%)
 D  —  коэффи¬
циент  диффу¬
зии
 количество
выделяюще¬
гося  С03
(мг{ма  ■  час)
 5
 и
 ©гг
 13
 gs
 влажность  (и
от  объема
почвы)
 свободная  по¬
ристость  (и)
 D  —  коэффи¬
циент  диффу¬
зии
 количество
выделяюще¬
гося  С09
(AttlM9  •  час)
 2,7
 19,3
 24,5
 55,9
 39,3
 34,1
 0,0472
 0,0363
 0,0285
 447
 344
 271
 1.2  J
 1,4
 14,9
 40,5
 52,8
 39,3
 13,7
 0,0985
 0,0331
 0,0390
 46?
 314
 3S
 1,3  {
 19.3
 29.4
 31,8
 21,7
 0,0246
 0,0123
 233
 103
 1.4  {
 8,6
 38,5
 38,0
 8,1
 0,0320
 0,0036
 304
 34
 1,5  ^
 3,7
 35,6
 39,9
 8,0
 0,0242
 0,0038
 22S
 36
 1,6  {
 7,6
 34,6
 31,3
 4,3
 0,0227
 0,0020
 215
 19
 ческой  активности  в  почве.  В  самом  общем  виде  можно  сказать,
что  качественно-количественные  характеристики  порового  про¬
странства  позволяют  решать  вопрос  об  уровне  и  направлении
процессов  обмена  веществом  в  системе  почва  —  растение  —  ат¬
мосфера.
 Из  сказанного  также  ясно,  что  диффузия  газов  является  ос¬
новным  фактором  воздухообмена  в  почве.  Однако  в  некоторые
периоды  жизни  почвы  и  так  называемое  «дыхание  почвы»  ока¬
зывает  известное  влияние  на  аэрацию.  Поэтому  полностью  не
следует  ее  игнорировать.
 О  РАСТВОРЕННОМ  И  АДСОРБИРОВАННОМ
ПОЧВЕННОМ  ВОЗДУХЕ
 Наряду  со  свободным  воздухом  в  порах  почвы,  значительное
количество  газов  и  прежде  всего  кислорода  и  углекислоты  рас¬
творено  в  почвеной  воде.  Известно,  что  растворимость  газов  в
воде  обратно  пропорциональна  температуре  жидкости  или  рас¬
твора:  чем  выше  температура  воды,  тем  меньше  газов  в  ней
растворяется.  Иначе  говоря,  одно  количество  углекислоты  спо¬
собно  насытить  данный  объем  воды  при  данной  температуре  и
вызвать  лишь  незначительное  ее  насыщение  при  другой,  более
низкой  температуре.  Растворимость  углекислоты  и  кислорода
в  воде  в  зависимости  от  температуры  последней  видна  из  дан¬
ных  табл.  72.
 Почвенный  раствор  не  только  всегда  содержит  определенное
количество  углекислоты  и  кислорода,  но  находится  в  динамиче¬
ском  равновесии  с  газообразными  углекислотой  и  кислородом
 205

Та  блица  72
 Растворимость  воздуха  и  углекислоты  в  воде
в  зависимости  от  температуры  последней
 {Р  «  760  мм  рт.  ст.)
 Растворимость  воздуха  (см31л)
 Темпера¬
тура  (rfC)
 в  том  числе
 Растворимость
 двуокиси
 всего
 воздуха
 азота  кислорода
 углерода  в  воде
(весовой  про¬
цент)
 О 	28,54 	18,45 	10,19 	0,335
 5 	25,21 	16,30 	8,91 	0,227
 10 	22,37 	14,50 	7,87 	0,231
 15 	20,11 	13,07 	7,04 	0,197
 20 	18,26 	11,91 	6,35 	0,167
 25 	16,71 	10,96 	5,75 	0,145
 30 	15,59 	10,35 	5,24 	0,126
 40 	13,16 	8,67 	4,48 	0,097
 50 	11,40 	6,55 	3,85 	0,076
 почвенного  воздуха.  Каждый  раз,  когда  температура  почвы  по¬
вышается,  из  раствора  в  воздух  выделяются  порции  углекис¬
лоты  и  кислорода,  которые  при  новой,  более  высокой  темпера¬
туре  не  растворяются  в  воде.  При  понижении  температуры
почвы  и  почвенного  раствора  идет  обратный  процесс,  т.  е.  до¬
полнительное  растворение  газообразных  углекислоты  и  кисло¬
рода.
 Температура  и  концентрация  углекислоты  постоянно  регу¬
лируют  направление  процесса.  Кроме  того,  весьма  существен¬
ным  для  этого  процесса  является  потребление  кислорода  и  об¬
разование  углекислоты  при  биологических  процессах.  Они  ведут
к  образованию  новых  количеств  углекислоты  и  дополнительному
растворению  ее  в  почвенном  растворе.  Важно  при  этом  учиты¬
вать,  что  потребление  кислорода  из  жидкого  раствора  идет  так
же  интенсивно,  как  и  из  воздуха.
 Дополнительное  растворение  углекислоты  приводит  к  повы¬
шению  кислотности  раствора.  Следствием  этого  является
поступление  дополнительного  количества  водородных  ионов  в  по¬
глощающий  комплекс  почвы,  а  также  к  дополнительному  раство¬
рению  карбонатов  и  других  трудно  растворимых  солей  в  почве.
 Эти  примеры  показывают,  насколько  взаимосвязаны  и  взаи¬
мообусловлены  почвенные  процессы.  Вместе  с  тем,  приведенный
анализ  равновесия  газов  в  растворе  с  воздухом  говорит  о  том,
что  определение  продуцирования  углекислоты,  не  учитывающее
растворение  газов  в  почвенном  растворе  и  выход  их  из  рас¬
твора,  может  привести  к  ложным  выводам  о  размерах  образо¬
вавшейся  углекислоты  в  почве  в  данных  условиях.
 Важным  фактором  газообмена  в  почве  являются  процессы
сорбции  и  десорбции  газов  на  поверхности  почвенных  частиц.
 206

Опыты  по  исследованию  процессов  десорбции  углекислоты  из
почвы  при  подогревании  последней  проводил  И.  А.  Турлюн.
Опыт  был  проведен  в  жаркий  летний  день  на  участке,  затенен¬
ном  деревьями  с  начала  весны.  Поверхность  почвы  была  на¬
грета  сосудом  с  горячей  водой.  Продолжительность  опыта
30  минут.  Полученные  автором  данные  приводим  в  табл.  73.
 Таблица  73
 Десорбция  СОг  почвой  при  ее  нагреве  после  затенения
 а
 а»
 атура  поч-
 ’лубине
 °С)
 Состав  пробы  воздуха  (объем¬
ных  %)
 Состояние  почвы
 &
 са
 £
 в  опыте
 на  контроле
 Время
 (мин.)
 §“2
 соа
 Оа
 СОа
 оя
 Исходная  почва  ....
 14
 0,12
 20,84
 0,12
 20,84
 [
 5
 —
 0,76
 19,30
 0,12
 20,84
 Нагретая  почва  .  .  <
 10
 28,3
 1,50
 18,52
 0,12
 20,84
 15
 —
 1,68
 17,98
 0,11
 20,85
 Нагрев  прекращен,
охлаждение  почвы  .  .
 15
 24,6
 0,65
 19,46
 0,11
 20,85
 Автор  заключает,  что  при  интенсивном  нагреве  почвы  коли¬
чество  выделяемой  ею  углекислоты  в  14  раз  больше,  чем  на
контроле.  Можно  было  предполагать,  что  такое  количество  угле¬
кислоты  в  почвенном  воздухе  является  результатом  более  ин¬
тенсивного  хода  биологических  процессов  при  более  высокой
температуре  в  почве  на  опытном  участке.  Однако  автор  считает
такое  предположение  необоснованным,  так  как  в  почве  оказа-
лоеь  в  четыре  раза  больше  СОг,  чем  по  предполагаемому  пра¬
вилу  Вант-Гоффа  для  биохимических  процессов  (за  10  минут
при  повышении  температуры  на  14,3°  должно  быть  0,12X3  =
=  0,36%,  фактически  же  получено  1,5%  СОг).  Отсюда  делается
обоснованный  вывод  о  том,  что  в  условиях  опыта  резкое  повы¬
шение  содержания  С02  в  почвенном  воздухе  обусловлено  де¬
сорбцией  из  почвы  свыше  75%  всей  выделившейся  из  почвы
углекислоты.  Эту  мысль  автор  подтверждает  данными  другого
опыта,  в  котором  изучалось  влияние  температуры  и  увлажнения
на  содержание  углекислоты  и  кислорода  в  почве.  И  здесь  автор
объясняет  повышенное  содержание  С02  в  почвенном  воздухе
десорбцией  газа  при  поливе.
 Однако,  в  данном  случае  такое  объяснение  значительно
менее  убедительно,  чем  в  опыте  с  нагретой  почвой.  Повышенное
содержание  углекислоты  в  почвенном  воздухе  может  быть  след¬
ствием  затрудненного  газообмена  в  почве  в  результате  повыше¬
ния  влажности  и  понижения  свободной  пористости  почвы.
Нельзя,  естественно,  не  учитывать  возможность  накопления  уг-
 207

лекислоты  в  почве  в  такого  рода  опытах  как  результат  парал¬
лельно  идущих  процессов  —  десорбции  углекислоты  и  затруд¬
ненного  газообмена.
 Приведенный  материал  вполне  убедительно  говорит  о  том,
что  растворение  СОг  в  воде  и  последующее  его  выделение  в
результате  нагревания  воды,  равно,  как  и  сорбция  и  десорбция
углекислоты  и  кислорода  в  почве,  являются  факторами,  регу¬
лирующими  газообмен  в  почве,  игнорирование  которых  может
привести  к  ложным  выводам  и  ошибкам  в  работе.
 Вопросы  биологической  активности  почв  (биофизика  почв).
С  воздушным,  как  впрочем,  и  с  водным  и  термическим  режи¬
мами  почвы  связан  весь  комплекс  биологических  процессов  в
почве,  а  также  ее  плодородие.  От  интенсивности  биологических
процессов  зависит  плодородие  пахотного  слоя  и  отдельных  его
частей.  Однако,  следует  подчеркнуть,  что  несмотря  на  утвердив¬
шееся  по  этому  поводу  представление,  прямых  доказательств
в  пользу  высказанной  концепции  либо  очень  мало,  или  даже
вовсе  нет.
 В  литературе  по  микробиологии  постоянно  подчеркивается
гетерогенность,  т.  е.  неоднородность  пахотного  слоя  почвы  как
по  характеру  и  степени  выраженности  биологических  процессов,
так  и  по  продуктам,  образующимся  в  результате  этих  процес¬
сов.  Специалисты  постоянно  подчеркивают,  что  биологическая
деятельность  «прижата»  к  поверхностному  слою  почвы;  она  со¬
средоточена  в  самой  верхней  части  пахотного  слоя.
 По  мере  удаления  в  глубь  от  поверхности  почвы  биологиче¬
ские  процессы  резко  тормозятся  и  затухают.  Основная  масса
корней  высших  растений  (70—90%)  расположена  в  верхней
части  пахотного  слоя  почвы.  В  нижней  половине  пахотного  слоя
располагается  менее  трети  всех  корней  растений  Эта  законо¬
мерность  проявляется  и  в  черноземных  почвах,  где,  казалось,
и  в  более  глубоких  слоях  почвы  имеется  все  необходимое  для
процессов  жизнедеятельности  корневых  растений.
 Процессы  биологической  активности  в  разных  частях  пахот¬
ного  слоя  изучаются  разнообразными  методами:  по  количеству
и  видовому  составу  микроорганизмов,  по  накоплению  нитратов,
фосфатов  и  других  доступных  для  растений  питательных  ве¬
ществ.
 Интересную  информацию  можно  получить  по  скорости  раз¬
ложения  целлюлозной  и  других  пленок  растительного  проис¬
хождения,  например,  аппликаций  из  льняного  полотна.  Важное
представление  дает  потребление  кислорода  и  продуцирование
углекислоты  в  разных  слоях  почвы.  Для  выяснения  скорости
указанных  процессов  созданы  многочисленные  и  разнообразные
методы,  которые,  однако,  как  правило,  дают  однозначные  ре¬
зультаты.
 Скорость  разложения  того  или  иного  материала  в  опреде¬
ленном  слое  почвы  определяется  весовым  методом.  Для  этого
 208

берут  пленки  определенной  площади  или  аппликации  полотна,
поочередно  взвешивают  и  нумеруют  каждую  из  них  и  распола¬
гают  на  соответствующих  глубинах  в  почве;  по  прошествии  оп¬
ределенного  промежутка  времени  пленки  извлекают,  отмывают
от  прилипших  частиц  почвы  и  растительных  остатков,  высуши¬
вают  до  воздушносухого  состояния  и  вновь  взвешивают.  Убыль
в  весе  (в  процентах  к  исходному  весу  пленок)  является  пока¬
зателем  биологической  активности  соответствующего  слоя.
 Для  определения  скорости  выделения  углекислоты  (в  мг/см2)
предложено  много  методов.
 Метод  Люндегарда  основан  на  погружении  в  почву  воронки
определенной  конструкции  на  короткий  промежуток  времени.
Затем  берут  из-под  воронки  пробу  воздуха,  определяют  в  ней
содержание  углекислоты  и  рассчитывают  интересующую  харак¬
теристику.  Этим  методом  можно  пользоваться  лишь  с  условием
недлительной  экспозиции.  В  противном  случае  наступает  замед¬
ление  в  выделении  углекислоты  вследствие  сближения  ее  кон¬
центраций  в  почве  и  на  поверхности  почвы  под  воронкой.
 Метод  Б.  Н.  Макарова  состоит  в  том,  что  домик-ящик  ста¬
вится  на  поверхность  почвы,  лишенной  растительности,  вре¬
зается  в  почву  на  глубину  3—5  см.  Через  30  минут  из  домика
берут  пробу  воздуха,  который  пропускают  через  поглотитель
СОг.  Избыток  оттитровывают  и  определяют  содержание  угле¬
кислоты  в  объеме  домика.  Расчетным  методом  устанавливается
количество  выделяющейся  углекислоты  в  единицу  времени  с
единицы  площади  почвы.
 Широкое  распространение  получил  метод  В.  Н.  Штатнова,
который  практически  доступен  в  любой  лаборатории.  Идея  его
состоит  в  том,  что  выделяющаяся  из  почвы  С02  тут  же  погло¬
щается  щелочным  раствором,  находящимся  в  чашке  под  ци¬
линдром,  врезанным  в  почву.  Щелочной  раствор  через  опреде¬
ленные  промежутки  времени  титруется,  что  позволяет  опреде¬
лять  количество  углекислоты,  выделяющейся  за  данное  время.
 Интересный  прибор,  названный  автором  диффузиометром,
предложил  А.  А.  Скрипкин.  Общий  вид  прибора  и  некоторые
детали  видны  на  рис.  49  *.
 Все  указанные  выше  полевые  приборы  могут  быть  исполь¬
зованы  преимущественно  для  сравнительных  данных.  Для  полу¬
чения  абсолютных  данных  они  оказываются  малопригодными,
так  как  установление  под  почвой  того  или  иного  колпака  ме¬
няет  радиационный  и  тепловой  баланс  на  поверхности  и  внутри
почвы.  Это  вызывает  и  существенные  изменения  в  ходе  биоло¬
гических  процессов  в  почве.  Однако  для  сравнительных  иссле¬
дований  использование  прибора  А.  А.  Скрипкина,  а  также  дру¬
гие  методы  могут  с  успехом  применяться.  Приведем  некоторые
 *  Описание  прибора  см.  «Методы  изучения  структуры  почв»  Изд-во
«Колос»,  1969  г.
 209

данные  по  скорости  выделения  углекислоты  из  почвы
(табл.  74).
 Данные,  заимствованные  из  статьи  С.  А.  Чобану,  И.  Б.  Реву¬
та,  позволяют  сделать  ряд  выводов.  Наиболее  высокое  выделение
углекислоты  наблюдается  в  верхних  частях  пахотного  слоя
почвы.  Эта  закономерность  особенно  резко  выражена  на  вари¬
антах  без  удобрений.  Очень  важно  также  подчеркнуть,  что  во
всем  слое  0—28  см,  тщательно  перемешанном,  выделение  СОг
 приближается  к  уровню  выделе-
-ч  ния  его  из  слоя  7—14  см.  Это
свидетельствует  о  том,  что  пере-
,  мешивание  почвы  является  весьма
важным  фактором  повышения
биологической  активности  почвы.
 Некоторые  показатели  биоло¬
гической  активности  для  паровых
делянок,  созданных  из  почвы  раз¬
ных  частей  пахотного  слоя  при¬
ведены  в  табл.  75.
 И  в  данном  случае  наблюдает¬
ся  та  же  закономерность:  самое
высокое  выделение  углекислоты
из  слоя  0—7  см\  самое  низкое  —
из  слоя  14—21  см\  выделение  уг¬
лекислоты  из  слоя  0—21  см  после
перемешивания  достаточно  высо¬
кое  и  приближается  к  уровню,
наблюдающемуся  в  слое  7—14  см.
Такого  же  рода  данные  получены
и  по  интенсивности  разложения
целлюлозной  пленки  и  по  содер¬
жанию  нитратов.
 Заслуживают  внимания  дан¬
ные  по  урожайности  сельскохо¬
зяйственных  культур  в  почве,
взятой  из  разных  частей  пахот¬
ного  слоя  (табл.  76).  Данные  при¬
ведены  для  трех  почвенных  типов.
Рис.  49.  Диффузиометр  Скрип-  Образцы  почв  были  взяты  по-
кина.
 слоино  в  разных  зонах  страны,
привезены  в  Ленинград  и  исполь¬
зованы  для  постановки  вегетационных  опытов.  Все  образцы,
кроме  тех,  которые  взяты  из  слоя  0—21  см  (без  нарушения  сло¬
жения),  были  тщательно  перемешаны,  увлажнены  в  соответст¬
вии  со  схемой  опыта  и  набиты  в  сосуды  с  плотностью  1,1  г/см3,
а  затем  был  посеян  овес.  Из  приведенных  в  табл.  76  результа¬
тов  видно,  что  независимо  от  типа  почв  плодородие  снижается
сверху  вниз.  Самые  низкие  урожаи  зафиксированы  в  слоях  14—
 210

Таблица  74
 Выделение  С02  с  поверхности  легкосуглинистой  черноземио-луговой  почвы
Тираспольского  района  Молдавской  ССР
 (в  мг/м2-час)
 1964  г.
 1965  г.
 1966,  г.
 Глубина  слоя
(см)
 14
 VI
 24
 VII
 5
 VIII
 5
 IX
 15
 VII
 19
 VIII
 24
 VIII
 23
 IX
 25
 V!
 13
 VII
 26
 VII
 5
 VIII
 18
 VIII
 удобрения  N6Pa
 без  удобрения
 0—7
 60
 51
 34
 23
 42
 56
 30
 37
 41
 47
 43
 45
 28
 7—14
 50
 46
 32
 20
 30
 41
 18
 30
 37
 46
 36
 43
 24
 14—21
 54
 47
 32
 22
 22
 30
 4
 31
 34
 33
 34
 37
 20
 21—28
 55
 48
 32
 18
 20
 26
 8
 38
 31
 34
 32
 33
 17
 0—28
 {перемешан)
 57
 53
 32
 21
 28
 33
 21
 37
 38
 36
 46
 43
 19
 0—28
«(без  переме¬
шивания)
 56
 48
 43
 24
 18
 21
 26
 37
 41
 42
 29
 39
 17
 Таблица  75
 Биологическая  активность  почвы  из  разных  частей
пахотного  слоя
 (почва  слабоподзолистая  супесчаная)
 Глубина  слоя
(см)
 Выделение  СОя
с  поверхности
почвы
(лг/л*  .  час)
 Разложение
целлюлозной
пленки  на  ду¬
бине  5  см
за  25  дней  (%)
 Содержание
нитратов
в  слое
0—20  см
(мг  на  1  кг
почвы)
 0—7
 318
 97
 19,8
 7—14
 289
 84
 11,4
 14—21
 248
 58
 9,6
 0—21  (пе¬
ремешана)
 264
 99
 23,7
 0—21  (мо¬
нолит  без
рыхления)
 252
 58
 7,7
 21  см,  а  также  в  почве  из  слоя  0—21  см  при  ненарушенном  сло¬
жении.  Эта  закономерность  лучше  всего  выражена  в  дерново-
слабоподзолистоп,  а  также  каштановой  почве  и  менее  ярко
в  черноземе.
 В  последующих  опытах  была  поставлена  задача  получить
данные,  необходимые  для  анализа  причин  столь  ярко  выражен¬
ной  разнокачественности  частей  пахотного  слоя.  Еще  в  1961  г.
Л.  Н.  Абросимова  провела  мелкоделяночные  полевые  опыты  в
Экспериментальном  хозяйстве  АФИ  «Меньково».  Опытный  ,уча-
 211

Урожай  овса  в  сосудах  с  почвой  из  разных  частей  пахотного  слоя
 8
 СО
 ег
 я
 ч
 >о
 СО
 н
 в.
 §I
№
 Б
 я
 I
 о
 £
 13
 Я  | 	4) 	I
 з  8  Si-e-g  I«
 п  О*  ИЯ
 НШ
 2  я  3  I
 li*8i
 m  22  m  м
 оог^о  оо
cito^d!  со*
 со^сло^  со
 О  IOCN  00  со
 gSg$!3  S
 28.8.?:  8
 ю
 05  СО
 ю
 00
 SCO  00  со
JN(NC0
 000*0  о
^аГг>05 	00
 8888  52
 о  о  о  о  о"
о  оосо  00  h«
 CO(NOOO)  t>
ci  CN  —  —  CO
 ^осо=?й  £2
 O)  00  00  00 	00
 8
 ss
 si
 о  о  о  о  о
cs  cs  юсо
coot>To~  оо
 5?ос5со  со
0  00*0  о"
 »-N^hOOCO  <N
 o'  i>T  io  t>-~  со"
 ^oo^oo
cowoV  ~
 CO  ^  O)  ^ 	00
 eft  cb  oo
 '‘IZ4  CL)  ЬЧ
 £  a  S3
ев  э  w
 —  3~  >,g
t>7<N<N  <uCN  cxa
 ~  «  8  _
 сток  в  течение  лета  не
подвергался  обработке.
До  этого  на  поле  была
стерня  озимой  ржи.  Почва
супесчаная,  слабоподзо¬
листая.  После  закладки
опыта  на  делянках  был
посеян  ячмень.  Площадь
делянок  2,25  м2  (1,5  X
X  1.5  м)  Повторность
трехкратная.  Полученные
данные  по  урожаю  над¬
земной  и  подземной  части
ячменя  мы  приводим  в
табл.  77.  Из  них  видно,
что  наиболее  высокий
урожай  получен  на  делян¬
ках,  почва  которых  взята
из  слоя  0—7  см.  Самый
низкий  урожай  получен
на  делянках  с  почвой  из
слоя  14—21  см.  Минераль¬
ные  удобрения  в  сильной
степени  нивелируют  раз¬
личия  между  урожаями
на  делянках  из  слоев  0—
7  и  14—21  см.  В  слое  0—
10  см  корней  всегда  боль¬
ше,  чем  в  нижележащих
10  см.  Причем  в  ряде  слу¬
чаев  в  нижней  части  па¬
хотного  слоя  корней  в
почве  в  два  раза  меньше
чем  в  верхней.  Таким  об
разом,  полевые  мелкоде
ляночные  опыты  полно
стью  подтвердили  данные
полученные  в  вегетацион
ном  опыте.  По  выделению
углекислоты  и  скорости
разложения  целлюлозной
пленки  также  была  уста¬
новлена  более  высокая
активность  в  почве  нз  слоя
О—7  см  и  более  низкая
активность  в  нижележа¬
щих  слоях.
 В  табл.  78  приведены
 212

Таблица  77
Урожай  ячменя  на  мелкоделяночном  опыте
 Глубина  слоя  (см)
 Вес  (г!м2)
 соломы
 зерна  при
влажности
14%
 0-7
 894
 307  +  36
 7—14
 495
 146  +  16
 14—21
 378
 122  +  19
 0—21  (без  обработки)
 473
 156  +  7
 0—21  (перемешана)
 596
 173  +  2
 Таблица  78
 Скорость  разложения  целлюлозной  пленки  в  почве
 Глубина
 заложения
 пленки
 Из  слоя
 0-7
 7—14
 14-21
 0—21  см
 0-21  см
 (см)
 см
 см
 см
 (переме¬
 шана)
 (монолит)
 4
 100
 100
 51
 100
 100
 12
 77
 65
 34
 —
 46
 данные  по  скорости  разложения  целлюлозной  пленки  (в  про¬
центах  к  исходному  весу)  в  разных  частях  пахотного  слоя  сла¬
боподзолистой  почвы.  В  связи  с  этим  естественно  было  предпо¬
ложить,  что  состав  почвенного  воздуха  в  разных  частях  пахот¬
ного  слоя  резко  различается.  Однако  тщательные  анализы  не
позволили  установить  какие-либо  различия  в  содержании  кисло¬
рода  и  углекислоты  в  пределах  пахотного  слоя.
 Вопрос  о  роли  кислорода  в  процессах,  происходящих  в  почве,,
выяснялся  в  наших  совместных  опытах  с  Л.  Н.  Абросимовой.
Опыты  проводились  в  сосудах  высотой  23  см  и  диаметром  35  сму
установленных  в  поле.  Верхний  край  сосудов  был  на  3—5  см
выше  поверхности  почвы.  В  каждом  сосуде  были  оставлены  по>
15  растений  ячменя.  В  опытах  было  2  варианта  подачи  воздуха
и  кислорода  внутрь  почвы  через  трубку  снизу.  Для  равномерной
подачи  газов  в  весь  объем  почвы  на  дне  сосуда  была  постав¬
лена  распределительная  сетка,  в  которую  поступали  газы.  Воз¬
дух  подавали  в  сосуды  с  помощью  аспиратора  в  течение  4  ча¬
сов,  почти  ежесуточно,  со  скоростью  45  л/час.  За  время  вегета¬
ции  весь  объем  воздуха  в  почве  сменялся  за  счет  аспирации
390  раз.  Кислород  подавался  из  баллона  непрерывно  до  полного*
использования  всего  газа.  Начиная  с  фазы  3-го  листа  до  фазы
колошения,  кислород  подавался  5  раз.  Полученные  в  этих  опы¬
тах  данные  по  урожаю  ячменя  приведены  в  табл.  79.
 Данные  этого  опыта  показывают,  что  многократная  смена
почвенного  воздуха  в  почве  с  низкой  биологической  актив-
 213.

Таблица  79
 Урожай  ячменя  в  опытах  в  сосудах  с  подачей  в  почву
воздуха  и  кислорода
 Глубина  слоя  (см)
 Высота  расте¬
ний  при  убор¬
ке  урожая  см
 Вес  урожая  (г  на  сосуд)
 Корни  в  слое
 зеленой
 массы
 ill
 зерна
 воздушно¬
 сухого
 0-10
 см
 10-20
 еж
 0-7
 65
 60,4
 29,2
 И,4
 12,0
 2,7
 7—14
 61
 53,8
 24,2
 7,4
 7,6
 2,2
 14—21
 56
 43,0
 15,0
 5,2
 2,7
 1,0
 14—21  +  воздух
 60
 47,5
 19,0
 6,6
 3,4
 1,5
 14—21  -j-  кислород
 58
 45,0
 17,5
 7,0
 5,2
 1,8
 ностью  (слой  14—21  см)  незначительно  повышает  биологиче¬
скую  активность  в  ней  и  приводит  лишь  к  небольшому  повы¬
шению  урожая  ячменя.  Из  этого  был  сделан  вывод,  что  состав
почвенного  воздуха  лишь  в  малой  степени  влияет  на  низкую
биологическую  активность  в  нижней  части  пахотного  слоя.  Пер¬
вые  наблюдения  позволили  установить,  что,  вероятно,  важную
роль  в  рассматриваемых  явлениях  играет  свет  (солнечная  ра¬
диация),  который,  хотя  и  очень  мало,  но  все  же  проникает
в  почву.
 В  связи  со  сказанным  нельзя  не  обратить  внимания  на  об¬
стоятельство,  издавна  известное  в  земледелии.  Для  наиболее
полной  очистки  почвы  от  семян  сорных  растений  в  районах  с
достаточным  увлажнением  обычно  применяют  послойную  обра¬
ботку  паров:  почва  из  нижней  части  пахотного  слоя  переносится
ближе  к  поверхности  и  в  ней  тогда  дружно  прорастают  семена.
Таким  образом,  в  самых  верхних  сантиметрах  почвы,  где  она
очень  часто  просыхает  и  наблюдаются  весьма  значительные
градиенты  температур,  сильное  действие  прямой  солнечной  ра¬
диации,  семена  большинства  сорных  растений  прорастают  бы¬
стро  и  дружно,  в  то  время  как  в  пределах  всего  пахотного  слоя,
где  влажность  более  высокая,  температура  ровнее  и  вообще,
казалось,  все  условия  для  процессов  жизнедеятельности  более
благоприятны  семена  плохо  прорастают  или  вовсе  не  прора¬
стают.  Этот  весьма  важный  вопрос  и  в  настоящее  время  не
получил  разрешения,  но  материалы  для  этого  уже  накапли¬
ваются.
 В  качестве  примера  приведем  данные,  вероятно,  одного  из
первых  опытов  по  прямому  выяснению  роли  лучистой  энергии
в  процессах  прорастания  семян  сорных  растений.  По  нашему
заказу  промышленность  изготовила  набор  полиэтиленовых  пле¬
нок,  начиная  от  вполне  прозрачной  до  почти  абсолютно  черной.
Участки  почвы  были  накрыты  такого  рода  пленками,  а  по  про¬
шествии  некоторого  времени  было  определено  количество  про-
 214

росших  семян  сорняков.  Схема  опыта  и  основные  результаты;
его  можно  видеть  из  табл.  80.
 Таблица  80
 Количество  всходов  семян  сорных  растений  под  разными
пленочными  укрытиями  и  на  контроле
 Варианты  опыта
 Прозрачность  для
лучистой  энергии
{%)
 Проросло  се*
 под  укры¬
тиями
 1ЯН  (Ш/П/Л8)
 после  снятия
укрытий
 без  корне¬
вищных
 с  корне¬
вищными
 без  корне¬
вищных
 с  корне¬
вищными
 Контроль  (без  укрытий)  .  .  .
 100,0
 404
 444
 112
 136
 Прозрачная  пленка
 82,0
 1244
 1328
 88
 104
 Затененная
 50,0
 820
 940
 120
 136
 Темная
 28,0
 892
 920
 132
 136
 Очень  темная
 9,4
 660
 728
 204
 208
 Черная
 2,0
 40
 56
 504
 596
 Контрольные  измерения  показали,  что  наиболее  благоприят¬
ные  температурные  условия  наблюдались  под  темными  плен¬
ками.  Под  прозрачными  пленками  температура  повышалась  не¬
редко  выше  биологического  оптимума,  в  то  время,  как  под  чер¬
ными  пленками  температура  была  на  2—3°С  ниже.
 При  этих  условиях,  как  видно  из  данных  таблицы,  покрытия
из  черных  пленок  заметно  снижают  количество  проросших  се¬
мян.  Вместе  с  тем,  наши  данные  свидетельствуют  о  том,  что
для  прорастания  семян  требуется  лишь  минимум  света.  Даже
при  прозрачности  в  9,4%  количество  проросших  семян  превы¬
шает  их  на  контроле  без  покрытий.  И  только  при  2%  прозрач¬
ности  количество  проросших  семян  резко  снизилось.  Именно  это
обстоятельство,  вероятно,  не  позволяет  в  обычных  условиях
установить  роль  лучистой  энергии  в  прорастании  семян.  Дело,
следовательно,  состоит  в  том,  что  для  обеспечения  прорастания
семян  сорных  растений  требуется  какой-то  минимум  освещен¬
ности.  Иными  словами,  существует  порог  освещения,  необходи¬
мый  для  прорастания  этих  семян,  который  является  важным
фактором  адаптации  сорных  растений  к  внешним  условиям
жизни.  Эти  опыты  также  свидетельствуют  о  том,  что  для  неко¬
торых  видов  сорных  растений  темнота  не  препятствует  прорас¬
танию  их  семян.
 Вместе  с  тем,  ряд  сторон  биологической  активности  почв
продолжают  оставаться  нерасшифрованными.  Они  будут  рас¬
крыты  в  результате  применения  новых  методов  исследования.
 Приемы  регулирования  биофизических  процессов  в  почве.
Колоссальный  фактический  материал,  накопленный  нами  и  дру¬
гими  исследователями  в  области  биофизики  почв,  хотя  еще  и
 215*

не  позволяет  полностью  раскрыть  и  объяснить  множество  поч¬
венных  процессов,  связанных  с  биосферой,  все  же  уже  сейчас
открывает  возможности  регулировать  отдельные  из  них.  Уста¬
новленный  в  опытах  факт  повышения  уровня  биологических
процессов  во  всем  пахотном  слое  в  результате  тщательного  его
перемешивания  естественно  может  и  должен  стать  для  многих
случаев  технологической  основой  предпосевной  и  предпосадоч¬
ной  обработки  почв,  особенно  в  зоне  достаточного  увлажнения.
В  настоящее  время  уже  накоплен  фактический  материал  по  эф¬
фективности  обработки  почвы,  основанной  на  принципе  переме¬
шивания.
 В  качестве  орудия  для  обработки  почвы  была  избрана  фреза
ФБН-09.  Эффективность  фрезы  изучалась  сравнительно  с  четы¬
рехкорпусным  плугом,  самозаглубляющимся  (ПКС-4-35)  в  ком¬
бинации  с  тяжелой  дисковой  (БДТ)  и  зубовой  боронами.  Пре¬
жде  всего  такие  опыты  были  поставлены  для  подготовки  легких
и  средних  по  механическому  составу  почв  под  посадку  карто¬
феля  в  Ленинградской  области  (экспериментальное  хозяйство
«Меньково»  Агрофизического  института  в  Гатчинском  районе
Ленинградской  области).
 В  табл.  81  приведены  данные  крошения  почвенных  агрега¬
тов  пахотного  слоя  при  предпосадочной  обработке  почвы  раз¬
ными  орудиями.  Из  этих  данных  можно  заключить,  что  обра¬
ботка  почвы  ФБН-09  полностью  исключает  образование  в  па¬
хоте  глыб  крупнее  50  мм,  в  то  время,  как  традиционная  обра¬
ботка  (ПКС-4-35  +  БДТ  +  зубовая  борона)  переводит  до  чет¬
верти  всей  пашни  в  состояние  глыб.  Поэтому  при  использовании
фрезы  отличные  результаты  обработки  почвы  достигаются  од¬
ним  проходом  трактора.  Разумеется,  три  этом  резко  повышается
производительность  труда  в  земледелии.
 Важным  результатом  опытов  по  обработке  фрезой  является
то,  что  разрушения  почвенных  макроагрегатов  при  этом  не  наб¬
людается.  Больше  того,  в  ряде  случаев  количество  микроагре¬
гатов  после  обработки  фрезой  даже  несколько  сокращается.
 Нельзя  не  отметить,  что  в  соответствии  с  приведенными  дан¬
ными  осенняя  (зяблевая)  обработка  практически  не  сказы¬
вается  на  качестве  весенней  предпосевной  обработки.  Этот  важ¬
ный  результат  должен  получить  всестороннюю  проверку,  после
чего-его  следует  широко  использовать.
 Весенняя  предпосевная  обработка,  наряду  с  подготовкой  са¬
мой  почвы,  предназначена  также  для  равномерной  заделки  в  па¬
хотном  слое  растительных  остатков,  а  также  разбрасываемых
на  поверхности  органических  и  минеральных  удобрений.  Опыты
Л.  Н.  Козловой  показали,  что  если  при  перепашке  зяби  в  слое
 0—7  см  содержится  62%  всех  растительных  остатков,  в  слое
7—14  см—18  и  в  слое  14—21  см  —  21%,  то  при  обработке
почвы  фрезой  в  указанных  слоях  содержится  растительных  ос¬
татков  соответственно  35,  35  и  30%;  в  другом  опыте  эти  цифры
 216

Таблица  8F
 Крошение  почвы  при  обработке  ее  разными  орудиями
(в  %  к  весу  пробы)
 Обработка  почвы  и  глубина  пахоты
 Фракции  (мм)  в  %  к  весу
пробы  после  обработки
 ё
 осенняя
 весенняя
 150-100
 100-50
 1
 а
 10-0,25
 а
 о
 Супесчаная  слабоподзолистая  почва
 1964
 Вспашка
 Перепашка  на  20  см  +  боронова¬
 на  20  см
 ние
 21,8
 12,4
 23,9
 34,4
 7,5'
 Фрезерование  на  20  см
 Нет
 Нет
 27,3
 63,9
 8,8'
 1964
 Вспашка
 Перепашка  на  15  см  +  культи¬
 57,8
 12,1
 на  20  см
 вация  +  боронование
 8,3
 11,6
 10,2
 1965
 Фрезерование  на  20  см
 Нет
 Нет
 27,5
 62,7
 9,8
 Не  было
 Вспашка  на  20  см  4-  культива¬
 ция  +  боронование
 7,8
 10,2
 10,1
 59,3
 12,6
 Фрезерование  на  20  см  .  ...
 Нет
 Нет
 31,3
 59.8
 8,9
 1966
 Вспашка
 Перепашка  на  20  см  +  культи¬
 на  20  см
 вация  +  боронование
 3,1
 11,4
 21,8
 53,0
 10,7
 Фрезерование  на  20  см
 Нет
 Нет
 16,9
 68,9
 14,9
 1966
 Не  было
 Вспашка  на  20  см  +  культива¬
 ция  +  боронование
 10,1
 14,1
 20,4
 44,2
 11,4
 Фрезерование  на  20  см
 Нет
 Нет
 17,1
 70,0
 12,9
 Суглинистая  почва
 1965
 Вспашка
 Перепашка  на  15  см  +  культи¬
 7,7
 на  20  см
 вация  +  боронование
 12,1
 10,7
 12,3
 57,2
 1965
 Фрезерование  на  20  см
 Нет
 Нет
 32,4
 60,3
 7,3
 Не  было
 Вспашка  на  20  см  +  культива¬
 ция  +  боронование
 12,8
 13,6
 11,6
 51,1
 10,9
 Фрезерование
 Нет
 Нет
 29,2
 60,9
 9,9
 1966
 Не  было
 Вспашка  на  20  см  +  культива¬
 ция  +  боронование
 10,0
 23,0
 19,0
 39,7
 8,3
 Фрезерование  на  20  см
 Нет
 Нет
 19,4
 74,8
 5,8
 составили  35,  34  и  31%,  что  свидетельствует  о  более  равномер¬
ном  распределении  растительных  остатков  в  пределах  пахотного
слоя  при  обработке  почвы  фрезой.
 Эти  показатели  являются  убедительным  доказательством  бо¬
лее  высокого  уровня  биологических  процессов  в  почве,  обрабо¬
танной  фрезой.
 Нельзя  не  упомянуть  о  весьма  положительной  реакции  расте¬
ний  (картофеля)  на  благоприятные  биофизические  условия  в
почве  с  фрезерной  обработкой  (табл.  82).
 Приведенные  данные  свидетельствуют  о  возможности  регу¬
лирования  условий  роста  и  накопления  урожая  картофеля  прие¬
мами  механической  обработки.  Представляет  большой  практи¬
ческий  интерес  выявившаяся  также  возможность  дальнейшего
повышения  урожайности  картофеля  на  20—70%  с  гектара  даже
 217-

Таблица  82
 Урожай  картофеля  в  зависимости  от  способов  обработки  почвы
 (в  ц/га)
 Способ  весенней
обработки  почвы
под  картофель
 Супесчаная  почва
 Суглинистая  почва
 1964  г.
 1965  г
 1966  г.
 1965  г.
 1966  г.
 Перепашка  на:
 \Ъ  см  .  .  .  .
20  см  ...  .
Обработка  фре¬
зой  на:
 15  см  .  .  .  .
20  см  ...  .
 337,24-12,5
 345,2+18,4
 360,9+16,2
 418,7+20,5
 343,3+4,4
354,0±1,7
 383,5+1,4
406,7+1  г3
 208,0+1,9
 220,0+6,8
 254,0+2,8
267,  ОТ  5,7
 263,0±2,8
 311,7+3,3
 204,0+9,5
 226,0±4,5
 в  том  случае,  когда  общий  фон  плодородия  в  почве  находится
на  высоком  уровне.  Причем  достигается  это  сравнительно  про¬
стыми  приемами:  отличной  обработкой  почвы,  обеспечивающей
высокий  уровень  биологических  процессов,  полное  распределе¬
ние  в  пределах  пахотного  слоя  минеральных  и  органических
удобрений,  весьма  благоприятные  условия  для  формирования
урожая  клубней.
 Данные  по  урожаям  картофеля  за  ряд  лет  свидетельствуют
о  том,  что  принцип  тщательного  перемешивания  пахотного  слоя
почвы  взамен  отвальной  предпосадочной  обработки,  при  соче¬
тании  с  удобрениями,  обеспечивает  оптимизацию  почвенных  ус¬
ловий  жизни  растений:  повышается  уровень  жизненных  про¬
цессов  в  корневых  системах  растений,  активизируются  физиоло¬
гические  процессы  микроорганизмов.  Результатом  этого  является
ускорение  процессов  дыхания  всего  живого  в  почве,  повышен¬
ное  продуцирование  углекислоты.  Важно  также  учитывать,  что
образование  и  выделение  в  атмосферу  (приземный  воздух)  до¬
полнительного  количества  СО2  весьма  плодотворно  сказывается
на  уровне  фотосинтетической  деятельности  культурных  расте¬
ний,  так  как  имеющиеся  данные  говорят  о  том,  что  растения  при
высокой  продуктивности  испытывают  недостаток  в  углекис¬
лоте.
 О 	том,  что  упомянутые  явления  имеют  место,  можно  видеть
из  данных  по  скорости  выделения  углекислоты  из  почвы
(табл.  83).
 Представляет  значительный  интерес  сравнение  данных,  при¬
веденных  в  табл.  82,  с  данными,  приведенными  ранее  в  табл.  71.
В  последней  речь  шла  о  потенциальной  возможности  выделения
углекислоты  из  почвы.  Причем  было  ясно  показано,  что  резкое
снижение  рассматриваемого  процесса  наблюдалось  при  весьма
высоком  содержании  влаги  и  низкой  свободной  пористости.
Данные  табл.  83  свидетельствуют  об  очень  высоком  уровне  вы¬
деления  углекислоты  из  почвы  при  обработке  фрезерными  ору-
 ■21S

Таблица  83
 Скорость  выделения  углекислоты  из  почвы
при  различных  способах  ее  обработки
 Весенняя
 обработка
 Количество  COt  (лг/л*  •  час)
 Супесчаная  слабоподзолистая
1964  г.
 Плужная  .  .
Фрезерная  .  .
 10/VII
 14/VII
 16/VII
 20/VII
 24/VII
 242
 292
 271
 347
 411
 278
 331
 317
 407
 467
 30/VII
 366
 459
 Суглинистая  слабоподзолистая
1965  г.
 Плужная
 Фрезерная
 Плужная
 Фрезерная
 2/VI
 21  /VII
 23/VII
 24/VII
 29/VII
 30/VII
 105
 213
 173
 147
 138
 148
 145
 250
 186
 168
 192
 176
 1966  г.
 16/VI
 9/VI
 23/VII
 27/VII
 —
 —
 124
 215
 270
 194
 —
 —
 230
 245
 327
 247
 —
 —
 днями,  приближающемся  к  максимально  возможному.  Такови
некоторые  возможности  регулирования  газообмена  между  поч¬
вой  и  атмосферой  приемами  обработки  и  удобрений.
 Такого  рода  данных  сравнительно  мало  в  литературе  по  фи¬
зике  почв.  Аналогичные  данные  имеются  в  работе  А.  Ф.  Вадю-
нипой  для  условий  зоны  каштановых  почв  (в  северной  части
Ергеней).  Автор  приводит  высший  предел  для  лугово-кашта¬
новой  почвы  3,5  кг/га  в  час  или  до  85  кг/га  в  сутки.  В  наших
исследованиях  высший  уровень  достигает  100  кг  в  сутки  на  1  га.
Однако  причины,  ограничивающие  дальнейшее  повышение  про¬
дуцирования  углекислоты  в  почве  для  рассматриваемых  двух
весьма  отдаленных  районов  страны,  различны.  В  Ленинградской
области  это,  вероятно,  недостаточно  высокие  температуры  б
почве  (ниже  биологического  оптимума)  и  может  быть  —  неко¬
торое  ограничение  отвода  углекислоты  за  счет  пониженной  сво¬
бодной  пористости,  в  то  время,  как  в  Волгоградской  области  —
речь  идет  обычно  о  недостаточном  содержании  влаги.

ПОЧВЕННАЯ  ВЛАГА  И  ЖИЗНЬ  РАСТЕНИЙ;
Глава  III  ВОДНЫЙ  РЕЖИМ  И  БАЛАНС  ПОЧВЫ.
 ПУТИ  ИХ  РЕГУЛИРОВАНИЯ
 Значение  почвенной  влаги  в  жизни  растений  и  микро¬
организмов.  Почвенная  влага,  наряду  с  твердой  и  газовой,  яв¬
ляется  третьей  фазой  почвы.  Без  воды  невозможны  процессы
выветривания  и  почвообразования.  Без  жидкой  фазы  невоз¬
можны  биологические  процессы  в  почве,  а  также  жизнь  высших
растений  вообще.  Для  нормального  протекания  процессов  жиз¬
недеятельности  растениям  требуется  вполне  определенное  коли¬
чество  воды.-  Зависимость  процессов  жизнедеятельности  расте¬
ний  от  содержания  воды  в  почве  легко  проследить  с  момента
попадания  семян  в  почву.  Предшествующее  прорастанию  набу¬
хание  семян  зависит  не  только  от  степени  уплотнения  почвы,
 • 	о  чем  уже  упоминалось  выше,  но  главным  образом  от  количе¬
ства  влаги  в  почве.  В  последующей  жизни  растений  вода  играет
многостороннюю  и  равнообразную  роль.
 Вода  является  важнейшим  структурным  элементом  растений.
Большой  удельный  вес,  весьма  высокая  удельная  теплоемкость,
крайне  высокая  скрытая  теплота  парообразования  ставят  воду
в  особое  положение  в  живой  природе.  Вода  может  удерживать
большое  количество  теплоты,  что  несомненно  является  основой
ее  термостатарующего  и  терморегулирующего  действия.  Особая
роль  терморегулятора  принадлежит  воде  вследствие  предельно
высокой  теплоты  парообразования  Именно  вследствие  этого  ис¬
парение  (транспирация)  воды  защищает  почву  от  перегрева  при
высокой  солнечной  радиации.  Наконец,  нельзя  не  учитывать  вы¬
сокую  теплоту,  выделяющуюся  из  воды  при  переходе  ее  из  жид¬
кого  в  твердое  состояние,  т.  е.  при  замерзании  Это  свойство
воды  усиливает  ее  термостатарующее  действие,  так  как  при  об¬
разовании  льда  освобождаются,  а  при  его  плавлении  погло¬
щаются  очень  значительные  количества  тепла  Все  это  способ¬
ствует  стабилизации  температуры  в  организме  растений  Такова
терморегулирующая  роль  воды  в  растении.
 Образование  водородных  связей  обеспечивает  связывание
водородных  атомов  молекул  воды  с  другими  атомными  груп¬
пами,  несущими  слабый  отрицательный  заряд.  Водородные
атомы  молекул  воды  чаще  всего  связываются  с  атомами  кисло¬
рода,  азота,  хлора  и  др.  Особенно  важными  являются  водород¬
ные  связи  с  атомами  азота  или  кислорода  в  молекуле  белка.
При  этом  молекулы  воды  становятся  структурной  частью  бел¬
ков.  Как  указывает  в  своем  труде  А.  Леопольд,  еще  одно  свой¬
ство  воды,  которое  обеспечивает  ей  важную  роль  в  жизни  рас¬
 220

тений,  связано  с  тем,  что  ее  молекулы  имеют  небольшие  раз¬
меры,  а  электрические  заряды  слишком  малы  для  того,  чтобы
передвижение  молекул  могло  осуществляться  под  действием
электростатических  сил.  Поэтому,  вода  передвигается  по  рас¬
тению  только  под  действием  осмотических  сил  и  сил  натяжения.
Последние  играют  главную  роль  в  транспирационном  токе  воды.
Они  возникают  на  поверхности  листа,  с  которой  происходит
испарение.  Источником  необходимой  энергии  служат  свет  и
тепло,  так  что  в  кривой  суточного  хода  транспирации  отра¬
жаются  суточные  изменения
температуры  воздуха  и  интен¬
сивность  света  (рис.  50).
 Вода  поступает  в  растение
под  влиянием  свободной  энер¬
гии.  Такой  градиент  обеспечи¬
вается  натяжением  водного
столба  в  растении,  возникаю¬
щим  в  результате  транспира¬
ции.  Ясно  также,  что  вода  по¬
ступает  в  растение  во  всех
случаях,  когда  осмотическое
давление  клеточного  сока  в
растении  выше  водоудержи¬
вающей  силы  почвенного  рас¬
твора.  Последний  принцип,
вероятно,  и  является  главным
и  наиболее  часто  действующим
фактором  ‘поступления  воды  в
растение.  Заметим,  что  транс¬
пирация  растений  действует  не
только  как  фактор  изменения
силы  натяжения,  но  и  изменяющий  концентрацию,  а  следова¬
тельно,  и  осмотическое  давлеиие  клеточного  сока.
 Следует  также  учитывать,  что  вода  является  весьма  важным
фактором  минерального  питания  растений.  Поступая  в  расте¬
ние,  ток  воды  несет  с  собой  и  содержащиеся  в  почвенном  рас¬
творе  питательные  вещества.  Таковы  важнейшие  функцйи  воды
в  жизни  высших  растений.
 По  имеющимся  теперь  данным  ежечасно  растения  теряют
на  транспирацию  почти  всю  воду,  содержащуюся  в  его  тканях.
Только  высокий  уровень  транспирации  дает  возможность  нор¬
мально  действовать  весьма  развитой  листовой  поверхности  в  ус¬
ловиях,  когда  на  эту  поверхность  падает  колоссальное  количе¬
ство  солнечной  радиации.  Непрерывная  транспирация  в  дневные
часы  приводит  к  расходу  большей  части  падающей  радиации,
защищая  растение  от  перегрева.
 Нельзя  также  не  учитывать,  что  почвенная  влага  играет
большую  роль  не  только  в  обеспечении  процессов  роста  надзем¬
 3 	6 	8 	12 	15  1д
 Sqzw  суток
 Рис  50.  Суточный  ход  транспирации
листьев  люцерны  (/)  зависит  от  из¬
менений  температуры  воздуха  (//)
и  освещенности  (III)  (по  Бриггсу
и  Шанцу).
 221

ной  части,  но  и  в  процессах  роста  корневой  системы  растений.
Причем  в  последнем  случае  она  может  выступать  в  роли  внеш¬
него  фактора,  усиливающего  или  снижающего  механическое  со¬
противление  почвы  росту  корней.
 Таким  образом,  вода,  кроме  прямого  воздействия  на  про¬
цессы  жизнедеятельности  растений,  оказывает  еще  и  косвенное*
через  почвенные  условия.
 Общий  расход  воды  на  создание  единицы  сухого  вещества
растений,  называют  коэффициентом  транспирации.  Последний
достигает  весьма  больших  размеров.  Несмотря  на  то,  что  даже
для  одной  и  той  же  культуры  в  зависимости  от  сочетания  внеш¬
них  особенностей,  физиологического  состояния  и  вида  растений
коэффициент  транспирации  колеблется  в  широких  пределах,
можно  все  же  указать  известные  градации  его  величины.  Наи¬
более  низким  коэффициентом  транспирации  характеризуются
такие  культуры,  как  просо,  сорго,  кукуруза.  Зерновые  колосо¬
вые  занимают  среднее  положение.  Наиболее  высокие  коэффи¬
циенты  у  льна  и  многолетних  трав  (клевер,  люцерна  и  др.).
Коэффициенты  транспирации  могут  достигать  величин  от  200  до
1000  и  даже  больше.  Это  значит,  что  для  получения  высоких
урожаев,  растения  должны  располагать  большим  количеством
доступной  для  них  влаги.
 Микроорганизму  и  почвенная  влага.  Микроорганизмы  играют
весьма  важную  роль  в  жизни  растений,  в  частности,  в  обеспе¬
чении  последних  доступными  элементами  пищи  Они  так  же,
как  и  высшие  растения,  проявляют  весьма  ясную  реакцию  на
содержание  влаги  в  почве.  По  мнению  многих  авторов,  уровнем
увлажнения  почвы  определяется  количество  воды,  доступной
для  клетки  микроорганизмов.  Влажность  почвы,  вместе  с  тем,
определяет  количество  воздуха  в  почве  и,  следовательно,  актив-
ность  микробиологических  процессов.
 Д.  М.  Новогрудский  изучал  скорость  процесса  нитрификации
в  каштановой  почве  в  зависимости  от  содержания  в  ней  воды.
Автор  доказал  полное  прекращение  процесса  при  воздушно-су-
хом  состоянии  и  регистрировал  ход  процесса  в  случаях,  когда
влажность  в  почве  достигала  величины  полуторной  максималь¬
ной  гигроскопической  влажности.  Однако  наибольшей  интенсив¬
ности  процесс  нитрификации  достигал  при  влажности,  прибли¬
жающейся  к  полевой  влагоемкости.  Для  указанного  процесса
С.  А.  Ваксман  также  установил  максимум  интенсивности  при
влажности,  приближающейся  к  полевой  влагоемкости.  Однако
этот  автор  в  согласии  с  данными  других  исследователей  под¬
черкивает,  что  чрезмерное  увлажнение  почвы  оказывает  на  ми¬
кробиологическую  деятельность  значительно  более  угнетающее
действие,  чем  слишком  низкая  влажность.
 Для  ряда  микроорганизмов  и  почвенных  грибов  установлена
точная  зависимость  активности  процессов  их  жизнедеятельности
также  и  от  влажности  воздуха.  При  предельно  низкой  влаж¬
 222

ности  почвы  относительная  влажность  воздуха  в  ней  резко  сни¬
жается  и  тогда  резко  снижается  интенсивность  микробиологи¬
ческих  процессов.
 Из  всего  сказанного  можно  заключить,  что  почвенная  влага
является  решающим  фактором  для  многочисленных  биологиче¬
ских  процессов,  совершающихся  внутри  почвы  и  на  ее  поверх¬
ности,  т.  е.  в  приземном  слое  воздуха.  В  частности,  необходимо
учитывать,  что  влажность  почвы  является  фактором  регулиро¬
вания  влажности  почвенного  воздуха  и  нижних  слоев  атмо¬
сферы  и  служит  весьма  чувствительным  агентом,  воздействую¬
щим  на  многие  чисто  почвенные  явления,  на  ее  тепловые  харак¬
теристики.  Выше  уже  было  отмечено,  что  с  влажностью  почвы
тссно  связана  уплотняемость  почвы,  ее  твердость,  характер  ее
крошения  при  обработке  и  при  деятельности  роющих  животных.
От  состояния  влажности  зависят  процессы  образования  и  раз¬
рушения  структуры  почвы  под  влиянием  тех  или  иных  воздей-
п  вий.  С  влажностью  почвы  функционально  связаны  многочис¬
ленные  химические  и  физико-химические  процессы,  доступность
питательных  веществ  для  растений,  процессы  выветривания  и
почвообразования.  Именно  этим  объясняется  необходимость  де¬
тального  изучения  всех  сторон  влажности  почвы.  В  частности,
очень  важно  учитывать,  что  в  зависимости  от  количественного
содержания  воды  в  почве  меняются  все  качественные  ее  сто¬
роны.  В  одних  случаях  она  свободно  движется  вниз  под  влия¬
нием  сил  гравитации,  в  других  она  находится  в  неподвижном
состоянии,  в  третьих  —  проявляет  ясную  тенденцию  подтяги¬
ваться  к  верхним  слоям  почвы.  Все  эти  явления  являются  след¬
ствием  действия  соответствующих  физических  сил.  Нельзя  овла¬
деть  возможностью  управления  указанными  процессами  без  де¬
тального  знания  всех  законов  поведения  воды  в  почве.
 Термодинамика  почвенной  влаги.  Как  указывает  В.  Р.  Гард¬
нер,  в  ненасыщенной  водой  почве  последняя  может  удержи¬
ваться  в  порах  почвы  с  большой  силой;  этим  именно  опреде¬
ляются  многие  свойства  почвенной  влаги.  Для  рассмотрения
чакономерностей  поведения  столь  сложной  системы  термодина¬
мический  подход  оказывается  весьма  полезным  как  при  описа¬
нии  равновесного  состояния  системы,  так  и  движения  почвенной
влаги.  Для  определения  термодинамической  системы  недоста-
ючио  указать  только  температуру  и  давление.  Для  этого  необ¬
ходимо  знать  также  относительное  содержание  почвенной  влаги
(пли  эквивалентные  параметры).  Из  термодинамических  функ¬
ции  наибольший  интерес  для  изучения  почвенной  влаги  пред-
11  являет  парциальная  полярная  свободная  энергия.  Полный
дифференциал  парциальной  свободной  энергии  выражается  в
виде  суммы  дифференциалов  химического  потенциала  и  потен¬
циалов  внешних  силовых  полей
 		9
 dF=dtL+^(fyg, 	(1)
 223

где:  F  —  парциальная  свободная  энергия,  —  потенциал  си¬
лового  поля  q,  р,  —  химический  потенциал.
 Дифференциал  химического  потенциала  состоит  из  следую¬
щих  членов:
 где:  Р  —  давление,  Т—температура,  W—влажность  (в  рас¬
чете  на  сухую  почву),  Ni  —  совокупность  переменных  по  всем
видам  ионов  в  растворе.  Для  почв,  свободных  от  солей,  в  усло¬
виях,  близких  к  изотермическим,  уравнение  (2)  имеет  вид
 где  V  —  парциальный  полярный  объем.
 В  уравнении  (3)  второй  член  обычно  исключается,  однако
это  действие  вызывает  сомнения.  Исключение  этого  члена  озна¬
чает  предположение,  что  давление  и  влажность  связаны  вза¬
имно  однозначной  функциональной  зависимостью  и,  следова¬
тельно,  для  определения  dyх.  достаточно  знать  дифференциал
одной  из  этих  двух  величин.  При  этом  давление  отождеств¬
ляется  с  гидростатическим  давлением  внутри  почвенной  воды.
Однако  гидростатическое  давление  можег  быть  изменено  внеш¬
ним  атмосферным  давлением  без  изменения  влажности  и  яв¬
ляется,  следовательно,  величиной,  зависящей  не  только  от
влажности
 Хотя  термодинамический  анализ  не  может  быть  использован
при  изучении  конкретных  механизмов,  он  оказывается  чрезвы¬
чайно  полезным  при  интерпретации  результатов  эксперимен¬
тальных  наблюдений  и  критической  оценки  различных  теорети¬
ческих  моделей.
 Количество  воды,  находящейся  в  почвенных  порах,  является
наиболее  важным  параметром  системы  почва  —  вода.  При  рав¬
новесии  полный  потенциал  влаги  одинаков  во  всех  частях  си¬
стемы.  Для  того,  чтобы  вода  двигалась  в  почве,  должен  суще¬
ствовать  перепад  потенциала.  Часто  поглощение  и  удержание
влаги  в  почве  рассматривается  на  основе  модели,  в  которой
почвенные  поры  уподобляются  капиллярам,  а  радиус  кривизны
поверхности  раздела  воздух  —  вода  используется  для  вычисле¬
ния  капиллярного  давления.  Сосущая  сила  почвы  равна  капил¬
лярному  давлению.  Исходя  из  этого,  если  мы  знаем  распреде¬
ление  пор  по  размерам,  можно  рассчитать  свободную  энергию
или,  что  то  же  самое,  сосущую  силу  как  функцию  содержания
влаги.  Однако  этот  расчет,  приемлемый  при  низкой  сосущей
силе,  т.  е.  при  высокой  обводненности  почвенных  пор,  не  при¬
 Ф=  (-^-)  Nq,  Т,  WdP  + 	W, 	NidT 	+
 +  (~йг)  T'p’  NidW+  (~wr)  T’p’  WdNi>  (2)
 (3)
 224

годен  для  этих  целей  при  высокой  сосущей  силе  (выше  1  бара).
Таковы  некоторые  термодинамические  представления  о  почвен¬
ной  влаге.  Количественно  это  приводит  к  выводу  о  повышении
потенциала  почвенной  влаги  то  мере  иссушения  почвы.
 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ  ПОЧВЫ
 Гигроскопическая  и  максимально  гигроскопическая  влаж¬
ность  почвы  (ГВ  и  МГВ).  Мы  уже  видели,  что  важнейшей  ха¬
рактеристикой  почвы,  как  дисперсной  системы,  является  весьма
развитая  поверхность  и  связанная  с  нею  большая  свободная
поверхностная  энергия.  Следствием  этого  является  возможность
протекания  на  поверхности  частиц  процессов  адсорбции,  в  част*
ности,  в  почвах  и  грунтах  непрерывно  протекают  процессы  сорб¬
ции,  а  в  соответствующих  случаях  десорбция  молекул  воды.
 В  воздухе  всегда  имеется  определенное  количество  водяных
паров  Вместе  с  тем,  при  данной  температуре  требуется  совер¬
шенно  определенное  количество  паров  для  насыщения  воздуха.
Выше  этого  количества  в  воздухе  не  может  содержаться  паров,
так  как  они  конденсируются  и  выпадают  в  виде  росы.  Обозна¬
чим  количество  паров  воды,  насыщающих  атмосферу  при  дан¬
ной  температуре,  через  Ро\  количество  паров,  фактически  содер¬
жащихся  в  воздухе,  через  Р.  Тогда  отношение  Р/Ро-100,  выра¬
женное  в  процентах,  носит  название  относительной  влажности
иоздуха.
 Относительная  влажность  воздуха  имеет  большое  значение
для  процессов  сорбции  молекул  воды  из  окружающего  воздуха.
Чем  ниже  отношение  Р/Ро,  тем  большее  количество  молекул
поды  поглощает  почва.  Вместе  с  тем,  важное  значение  для  ве¬
личины  адсорбции  имеет  температура  воздуха.  При  данной  от¬
носительной  влажности  величина  сорбции  находится  в  обратной
'мшкпмости  от  температуры  воздуха:  чем  выше  температура,
тем  меньше  воды  адсорбируется  почвой  и  наоборот.  Таким  об¬
разом,  адсорбированное  данной  почвой  количество  паров  нахо¬
дится  в  динамическом  равновесии  с  условиями  в  окружающем
поздухе.
 Изменение  температуры  и  относительной  влажности  воздуха
приводит  к  дополнительной  сорбции  почвой  новых  порций  паров
поды,  или  к  десорбции  паров  в  окружающую  атмосферу.
 Из  сказанного  следует,  что  почвенный  образец  не  может
быть  высушен  в  воздухе.  В  нем  всегда  остается  в  адсорбиро-
нанном  виде  то  количество  воды,  которое  соответствует  данной
температуре  и  влажности  воздуха.
 Количество  воды,  которое  почва  удерживает  при  данной  тем¬
пературе  и  влажности  воздуха,  носит  название  гигроскопической
нлажности  почвы.  Последнюю  часто  обозначают  Вг  или  ВГ  и
пыражают  в  процентах  к  весу  абсолютно  сухой  почвьг.  Как
нидно  из  сказанного,  Вг  —  величина  неустойчивая.  Поэтому  сле¬
 $  Физика  почв
 225

довало  бы  каждый  раз,  когда  речь  идет  о  ней,  указывать,  при
каких  гидротермических  условиях  в  окружающей  атмосфере
была  взята  проба  для  анализа.
 На  рис.  51  приведены  данные  X.  Курона,  характеризующие
зависимость  поглощения  почвой  парообразной  влаги  от  относи¬
тельной  влажности  воздуха  и  дисперсности  материала.  Из  кри¬
вых  видно,  что  при  повышении  дисперсности  в  10  раз  количе¬
ство  адсорбированной  почвой  воды  увеличилось  в  еще  большей
степени  (от  долей  до  10  ммоль  на  1  г  (почвы)  В  /равной  степени
сорбция  воды  быстро  нарастает  по  мере  повышения  относитель¬
ной  влажности.
 Для  определения  величины
гигроскопической  вл  ажности
почвы  образец  выдерживают  в
открытом  виде  при  комнатной
вл  ажности  и  темпер  атуре  до  по¬
стоянного  веса.  Затем  навески
этого  образца  ставят  в  термо¬
стат  для  высушивания  при  тем¬
пературе  105°  С  в  течение  6  ча¬
сов.  После  этого  образец  в
плотно  закрытом  бюксе  осты¬
вает  до  комнатной  температу¬
ры  и  взвешивается  на  аналити¬
ческих  весах.  Потом  сушка
повторяется  в  течение  двух  ча¬
сов  и  снова  взвешивают.  Если
вес  образца  после  последнего
высушивания  не  претерпел
изменения,  то  анализ  закончен;  если  же  вес  его  изменился,  то
высушивают 	еще 	два  часа 	и 	т.  д.  до  постоянного  веса.  Раз¬
ность  между 	исходным 	весом 	почвы  и  весом  ее  после  высуши¬
 вания,  отнесенная  к  весу  сухой  почвы  и  умноженная  на  100,
даст  величину  гигроскопической  влажности  в  процентах  к  аб¬
солютно  сухой  почве.
 В  табл.  84  мы  приводим  данные  Н.  А.  Качинского  по  гигро¬
скопической  влажности  для  разных  горизонтов  среднеоподзолен-
иой  тяжелосуглинистой  почвы.  Нетрудно  видеть,  что  гигроско¬
пическая  влажность  почвы  следует  за  механическим  составом
образцов.  В  данном  случае  основную  роль  играют  две  последние
фракции  (0,005—0,001  и  <[  0,001  мм),  величина  удельной  поверх¬
ности  которых  является  решающей  для  всего  образца.  Такого
рода  закономерности  можно  видеть  для  разных  слоев  почвы  и
грунтов  суглинистой  каштановой  почвы  по  данным  М.  К.  Мель¬
никовой,  а  также  для  разных  почв  по  данным  С.  И.  Долгова.
 В  частности,  из  данных  С.  И.  Долгова  можно  заключить,  что
большую  роль  для  гигроскопической  влажности  играет  также
органическое  вещество  почвы.  Так,  для  глины  Вг  не  превышает
 Рис  51.  Кривые  зависимости  погло¬
щения  почвой  парообразной  влаги
от  относительной  влажности  воздуха
и  дисперсности  материала
(по  Курону).
 226

Таблица  84
 Влияние  механического  состава  среднеоподзоленной  тяжелосуглинистой
почвы  на  количество  гигроскопической  воды
 Горизонт
 Глубина
 (см)
 Диаметр  частиц  мм
 Гигроскопи¬
ческая  вода
(К  к  весу
сухой  почвы)
 г-<
 А
 1-0,25
 О
 О
 1
 8
 О
 0,01-0.005
 8
 о
 1
 3
 о
 1
 о
 V
 Ап
 1—13
 7,13
 15,80
 37,02
 36,18
 3,48
 0,39
 2,66
 а2
 15—22
 15,93
 14,19
 35,98
 27,91
 4,94
 1,10
 2,74
 А2  Bt
 22—31
 5,53
 16,92
 29,55
 29,97
 4,76
 13,27
 4,53
 Bi
 31—38
 1,80
 25,20
 24,16
 27,20
 5,80
 15,90
 5,89
 6,77%,  в  то  время  как  для  более  легких  по  механическому  со¬
ставу,  но  содержащих  значительные  количества  гумуса  чернозе¬
мов  Вг  нередко  превышает  9%  к  весу  абсолютно  сухой  почвы.
 В  отличие  от  гигроскопической  влажности,  являющейся  пере¬
менной  величиной,  максимальная  гигроскопическая  влажность
почвы  (ВМшг  или  ВМГ)  является  величиной,  значительно  более
стабильной,  так  как  она  определяется  при  постоянных  внешних
условиях.  Под  BMmZ  принято  понимать  то  количество  воды,  кото¬
рое  почва  поглощает  в  атмосфере,  насыщенной  влагой,  т.  е.
при  Р/Р0=  100%.  Если  определение  ВЯлг  ведется  в  термоста¬
тических  условиях,  то  можно  с  полным  основанием  считать,  что
величина  ее  целиком  определяется  дисперсностью  или  удельной
поверхностью  образца.  Чем  выше  дисперсность  почвы,  тем  выше
се  удельная  поверхность  и  тем  выше  ВМшг.  Следовательно,  ВМл2
является  своеобразной  характеристикой  дисперсности  лочвы
(табл.  85).
 Таблица  85
 Гигроскопическая  и  максимальная  гигроскопическая  влажность
некоторых  почв  и  почвообразующих  пород
 Почва
 Гигроскопич¬
ность
(%  к  весу)
 Почва
 Гигроскопич¬
ность
(%  к  весу)
 гигроскопич¬
ность  в
 максимальная
гигроскопич¬
ность  bMt  г
 гигроскопич¬
ность  Bg
 максимальная
гигроскопич¬
ность  В,^  ?
 Мод.  юл
 0,93
 1,62
 I  Чернозем
 9,10
 14,60
 111.1JIснятый  суглинок  .  .
 1,21
 2,53
 Чернозем  Воронежский
 9,03
 13,86
 (’.млыкшодзолистая  .  .
 1,40
 2,52
 Темно-каштановая  .  .  .
 7,57
 10,90
 11<»д.и)л  истая
 2,25
 4,00
 Краснозем
 7,41
 14,04
 ЛГчч*
 2,90
 4,18
 Глина
 6,77
 12,54
 Чгрншсм  Курский  .  .  .
 6,47
 10,66
 1
 Серозем  (Андижан)  .  .
 2,09
 5,23
 227

Большой  интерес  представляет  вопрос  о  физических  силах,
обусловливающих  адсорбцию  воды,  и  состояние  влаги  в  адсорб¬
ционном  слое.  Процессы  адсорбции  молекул  воды  на  поверх¬
ности  стекла  при  помощи  микрополяризационной  методики  изу¬
чали  Б.  В.  Дерягин  и  его  сотрудники.  Авторам  представлялась
возможность  непосредственно  наблюдать  образование  пленки  на
поверхности,  измерять  ее  толщину,  а  также  установить  начало
конденсационных  явлений,  когда  пары  насыщают  и  перенасы¬
щают  пространство.  До  относительной  упругости  паров  Р/Р0  =
=  95%  адсорбированный  слой  воды  на  стекле  имеет  толщину
 2—ЗА,  т.  е.  он  состоит  из  одной  или  немногих  молекул  (моно-
молекулярная  адсорбция).  Дальше  идет  слой  ориентированных
молекул  воды  —  слой,  в  котором  молекулы  определенным  обра¬
зом  ориентированы  к  поверхности  стеклянной  пластинки  (поли-
молекулярная  адсорбция).
 Явление  ориентации  молекул,  по  представлениям  авторов  ис¬
следования,  наблюдается  в  слое  толщиной  в  десятки  молекул
(70—100А)  при  относительной  упругости  паров,  равной  96—
97%.  При  дальнейшем  повышении  относительной  упругости  па¬
ров  на  твердой  поверхности  появляются  «островки»  капельно¬
жидкой  воды,  которые  образуются  в  результате  конденсации
паров  воды.  Микролинзы  не  смешиваются  с  водой  адсорбиро¬
ванного  слоя  вследствие  различия  фазового  состояния  воды,
адсорбированной  на  твердой  поверхности.
 Несмотря  на  то,  что  Б.  В.  Дерягин  и  3.  М.  Зорин  проводили
исследования  на  полированной  стеклянной  пластинке,  наблюде¬
ния  этих  авторов,  несомненно,  представляют  интерес  и  для  дис¬
персных  систем  типа  почвенных  коллоидов.
 По  современным  представлениям,  слои  молекул  воды,  адсор¬
бированных  на  поверхности  твердых  частиц,  в  частности  на  поч¬
венных  частицах,  обладают  рядом  аномальных  свойств.  Они  на¬
ходятся  в  квазитвердом  состоянии,  обладают,  по-видимому,  по¬
вышенной  плотностью  (по  данным  разных  авторов,  1,2—
 1,6 	г1см3).  Связанная  вода  не  растворяет  соли,  вследствие  чего
часто  эти  слои  воды  называют  нерастворимым  объемом.  Ее  элек¬
тропроводность  значительно  ниже  электропроводности  абсо¬
лютно  чистой  воды.  Так,  если  удельную  электропроводность  сво¬
бодной  воды  нельзя  перегонкой  снизить  даже  до  7-10~иом~\  то
связанная  вода,  т.  е.  вода,  адсорбированная  на  поверхности
твердых  частиц,  иногда  обладает  удельной  электропроводностью
 10~14ом~1.  Установлено  также,  что  молекулярная  вязкость  свя¬
занной  воды  выше  вязкости  свободной.  Связанная  вода  замер¬
зает  при  температурах  значительно  ниже  нуля.  По  данным  неко¬
торых  авторов,  гигроскопическая  влага  не  замерзает  даже  при
температуре  —70°.
 В  табл.  86  приведены  данные  И.  Н.  Антипова-Каратаева  по
сорбции  паров  воды  на  черноземах,  насыщенных  различными
катионами.  Как  видно  из  этих  данных,  по  мере  повышения  упру-
 228

Таблица  86
 Сорбция  паров  воды  черноземом,  насыщенным  различными  катионами
 (в  процентах)
 Р1Ро
 L&
 Na+
 Л+
 Jte++
 PlPo
 н+
 Ca++
 М£++
 0,16
 4,53
 2,58
 2,90
 3,98
 0,175
 4,22
 4,90
 4,38
 0,32
 4,68
 3,75
 3,87
 4,99
 0,35
 5,02
 5,64
 —
 0,50
 6,57
 4,82
 4,63
 5,69
 0,50
 5,90
 6,58
 5,88
 0,60
 7,14
 5,42
 5,43
 6,44
 0,60
 6,12
 6,81
 6,07
 0,75
 8,15
 6,27
 6,54
 7,51
 0,95
 8,69
 9,12
 8,45
 0,94
 9,44
 7,74
 8,25
 8,81
 0,96
 8,74
 9,35
 8,71
 0,97
 9,61
 8,20
 8,60
 9,14
 гости  паров  в  окружающем  воздухе  непрерывно  нарастает  сорб¬
ция  (в  процентах  к  весу  навески  почвы)  паров  воды  черноземом.
Здесь,  однако,  не  удается  установить  каких-либо  скачков  при
относительной  влажности  воздуха  94—97%.  В  этом  отношении
процессы  в  почвенных  образцах  существенно  разнятся  от  про¬
цессов  на  стеклянной  пластинке.  Так,  если,  по  данным  Б.  В.  Де¬
рягина  и  3.  М.  Зорина,  при  увеличении  Р/Ро  в  пределах  от  95
до  98%  толщина  адсорбционной  пленки  воды  увеличивается
в  10—15  раз,  то  в  интервале  относительной  упругости  паров  в
воздухе  от  0,94  до  0,97  сорбция  паров  воды  черноземной  почвой
увеличилась  не  более  чем  на  1—7%.
 Из  всего  сказанного  о  свойствах  сорбированной  воды  сле¬
дует  вывод,  что  такая  вода  недоступна  для  высших  растений.
Вывод  основан  также  на  представлении,  что  силы  связи  воды
с  почвенными  частицами  (водоудерживающая  сила,  потенциал)
этой  величины  превышают  сосущую  силу  корней.
 В  последнее  время  предложены  многочисленные  методы
определения  максимальной  гигроскопической  влажности  почв
(МГВ).  Наиболее  ранним  является  метод  Митчерлиха,  преду¬
сматривающий  определение  МГВ  почвы  над  10%-ным  раство¬
ром  серной  кислоты.  За  время  пользования  этим  методом  он
подвергался  усовершенствованию.  Современная  его  техника
описана  в  практикумах  по  почвоведению  и  физике  почв.
 Метод  Митчерлиха  имеет  недостаток  в  том,  что  упругость
паров  воды  над  10%-ным  раствором  серной  кислоты  зависит  от
температуры.  Поэтому  непрерывно  продолжаются  поиски  более
совершенных  методов  определения  этой  важной  характеристики
почв.
 Предложенный  А.  В.  Николаевым  метод  определения  макси¬
мальной  гигроскопической  влажности  почв  над  насыщенным  ра¬
створом  сульфата  калия  имеет  существенные  преимущества
перед  предыдущим.  Он  значительно  проще  по  технике,  не  требует
вакуума,  и  упругость  паров  над  насыщенным  раствором  серно-
 229

кислого  калия  проявляет  значительно  меньшую  зависимость  от
температуры,  чем  над  раствором  серной  кислоты.  Из  ряда  солей*
дающих  при  насыщенных  ими  растворах  относительную  влаж¬
ность  воздуха  98%,  А.  В.  Николаев  предпочел  сульфат  калия,
так  как  по  данным  автора,  упругость  паров  над  насыщенным
раствором  этой  соли  при  атмосферном  давлении  меняется  мало
С  изменеиием  температуры  от  10  до  100°  С,  а  кривая  относитель¬
ной  влажности  лежит  в  пределах  от  96  до  98%.  Для  получения
100  мл  насыщенного  раствора  сернокислого  калия  требуется
 11—12  г  препарата.
 Навеску  почвы  в  бюксе  помещают  в  ёксикатор  и  держат  там
до  тех  пор,  пока  вес  бюкса  с  почвой  не  приобретет  постоянной
величины.  Затем  почву  высушивают  при  105°  до  постоянного
веса  и  определяют  влажность  в  процентах  к  абсолютно  сухой
почве  так  же,  как  и  при  определении  этой  величины  по  методу
Митчерлиха.  Автор  отмечает,  что  чем  больше  диаметр  бюкса  и
поверхность  соприкосновения  почвы  с  влажным  воздухом,  тем
быстрее  наступает  равновесный  вес  почвы  в  бюксах.
 А.  В.  Николаев  приводит  сравнительные  данные  по  макси-
мальной  гигроскопической  влажности  некоторых  почв,  получен¬
ных  двумя  методами  (табл.  87).  Из  этих  данных  можно  заклю¬
чить,  что  результаты,  получаемые  по  методу  А.  В.  Николаева,
мало  отличаются  от  соответствующих  данных,  полученных  по*
методу  Митчерлиха.
 Таблица  87
 Максимальная  гигроскопическая  влажность  некоторых  почв
 (в  процентах  к  весу  почвы)
 По  Митчерлиху
 По  к.
 1  so,
 Почва  н  место  взятия  образца
 Глубина
(см)
 cL.
 о
 м  fl  S
 £  2  «
5  с  tn
X  О
 si
 о  а
 с.
 о
 X  С  (Н
 =:  и
 Я®
 *35
 CJ  X
0J  X
 3  с  х
 ев  о  о
чях
 Краснозем,  Очемчиры  на  Черно¬
морском  побережье  Кавказа  .  .  .
 0-10  |
 6,57
 6,48
 6,48(6)
 6,50
 6,42
 6,19
 6,60
 6,40
 Тучный  чернозем,  с.  Колодези,  ЦЧР
 0-10  |
 11,29
 11,11
 10,85
 11,08
 11,61
 11,58
 11,63
 11,61
 Серозем  на  лёссе,  Джун  около
ст.  Вревской,  Ср.  Азия
 23—30  |
 3,81
 3,72
 3,68
 3,74
 3,71
 3,63
 3,67
 3,67
 Важно  учитывать,  что  на  величине  МГВ  весьма  существенно
сказывается  степень  иссушения  почвенного  образца  до  анализа.
Большие  различия  наблюдаются  при  определении  этой  характе¬
ристики  в  образце,  скажем,  до  гигроскопической  влажности,  или
 230

при  определении  этой  величины  в  хорошо  увлажненном  об¬
разце.
 Ясно,  что  в  первом  случае  в  эксикаторе  с  влажностью  воз¬
духа  98%  пойдет  процесс  увлажнения  почвы,  в  то  время  как
в  тех  же  условиях  влажный  образец  будет  сохнуть,  причем  кри¬
вые  сушки  и  увлажнения  образцов  не  совпадают  в  течение  всего
периода  процессов.  Можно  также  указать,  что  сухой  образец
почвы  в  течение  всего  времени  насыщения  будет  содержать
влаги  меньше,  чем  влажный.  Это  явление  наиболее  полно  изу¬
чено  X.  Куроном.  Оно  получило  название  гистерезиса.  Хотя  при¬
чин  для  объяснения  явлений  гистерезиса  можно  назвать  немало,
тем  не  менее,  поскольку  адсорбция  происходит  преимущественно
на  поверхности  почвенных  частиц,  то  и  гистерезис  при  адсорбции
водяных  паров  в  почве  следует  искать  в  природе  и  состоянии
поверхности  почвенных  частиц.
 Выше  мы  уже  видели,  что  для  минеральных  почвенных  ча¬
стиц  весьма  характерно  наличие  в  их  поверхностной  части  слоя,
потерявшего  структуру  собственно  кристаллических  минералов,
хорошо  набухающего  в  воде  и  резко  меняющего  свои  объемные
размеры,  когда  начинаются  явления  высыхания  почвы.  Поэтому
до  тех  пор,  пока  почвенные  частицы  не  пришли  в  соприкоснове¬
ние  с  капельно-жидкой  водой,  поглощение  молекул  воды  из
увлажненной  атмосферы  идет  весьма  медленно.  В  то  же  время
высыхание  увлажненной  почвы  идет  достаточно  энергично.  Та¬
ким  образом,  кривая  (изотерма)  адсорбции  всегда  идет  на  более
низком  уровне,  чем  кривая  десорбции.  Это  явление  представляет
большой  теоретический  и  практический  интерес.
 Очень  важно  при  проведении  анализа  учитывать,  до  какой
степени  иссушения  доведен  образец  перед  анализом.  При  интен¬
сивной  сушке  в  поверхностных  слоях  почвенных  частиц  происхо¬
дят  столь  значительные  изменения,  что  резко  смещается  уровень
адсорбционных  процессов  и  не  восстанавливается  до  длитель¬
ного  соприкосновения  с  капельножидкой  влагой.  Между  тем,  в
природных  условиях  очень  редки  случаи  иссушения  почвы  ниже
максимальной  гигроскопической  влажности,  за  исключением,
может  'быть,  верхних  2—5  см  ‘почвы,  которые  вследствие  поверх¬
ностного  рыхления  лишены  тесного  контакта  с  нижележащими
слоями.  Таким  образом,  предварительная  энергичная  сушка
почвенного  образца  лишает  экспериментатора  возможности
наблюдать  не  только  нормальный  ход  процесса  адсорбции  па¬
ров  воды  из  атмосферы,  но  и  получать  нормальные  конечные
результаты  по  максимальной  гигроскопической  влажности
иочиы.  По  всей  вероятности,  значительно  больший  интерес  пред¬
ставляет  наблюдение  за  процессом  отдачи  влаги  хорошо  увлаж¬
ненным  образцом  в  атмосфере,  где  Р/Р0  —  98%,  а  также  полу¬
чать  данные  о  равновесной  влажности  почвы  при  такой  ее  сушке.
Мы  считаем  такой  ход  анализа  интересным  потому,  что  он
больше  соответствует  ходу  процесса  в  природных  условиях.
 231

Влияние  предварительного  высушивания  почвы  на  величину
Вм.г  можно  видеть  из  данных  Н.  А.  Качинского,  приведенных
в  табл.  88.
 Таблица  8&
 Влияние  предварительного  высушивания  на  величину
максимальной  гигроскопичности
 (в  процентах  к  абсолютно  сухому  весу  навески)
 Горизонт  и  название
образца
 Максимальная  1
гигроскопич¬
ность  образцов
почвы
 Горизонт  и  название
образца
 Максимальная
гигроскопич¬
ность  образцов
почвы
 без  высу¬
шивания
 высушен¬
ных  при
105°  С
 без  высу¬
шивания
 высушен¬
ных  при
105°  С
 Пахотный  слой  ....
 6,2
 3,0
 А2  (с  ортштейнами)  .  .
 3,7
 2,8
 В2  (уплотненный)  .  .  .
 9,0
 6,0
 Aq  (без  ортштейнов)  .  .
 2,2
 1.7
 В3  (уплотненный)  .  .  .
 6,7
 5,3
 Ортштейны
 7,7
 6,6
 Из  целесообразности  вести  определение  Вм.  г  почвы  путем
десорбции  —  высушиванием,  а  не  'путем  ее  насыщения  (сорбции)
образца  исходил  В.  А.  Францессон,  предложивший  новый  метод
определения  Вм.  г,  который  приведен  ниже.
 В  настоящее  время  накоплен  большой  фактический  мате¬
риал  по  величине  Вм  г  разных  почв.  А.  В.  Николаев,  например,
указывает,  что  Вм;г  не  может  быть  достаточно  объективным
критерием  удельной  поверхности  почвы,  так  как  собственна
сорбция  заканчивается  при  Р/Р0  —  55%,  а  далее  уже  идут  про¬
цессы  конденсации.  Тем  не  менее,  большой  фактический  мате¬
риал  свидетельствует,  что  всюду,  где  по  гранулометрическому
составу,  по  содержанию  органического  вещества,  по  емкости  об¬
мена  катионов  можно  ожидать  более  высокой  удельной  поверх¬
ности,  в  этих  случаях  и  Вм,г  оказывается  более  высокой.
 Влажность  устойчивого  завядания  растений  (ВУЗ).  Еще
больший  интерес  представляет  другая  характеристика  почвы-—
влажность  устойчивого  завядания  растений.  Из  самого  названия
видно,  что  речь  идет  о  характеристике,  больше  относящейся  к
растению.  Однако,  если  учесть,  что  растение  в  процессе  потреб¬
ления  влаги  преодолевает  водоудерживающую  силу  почвы,  та
отнесение  влажности  устойчивого  завядания  растений  к  водным
характеристикам  почвы  вполне  закономерно.  В  данном  слу¬
чае  растение  служит  индикатором  потенциала  почвенной
влаги.
 Необходимо  учитывать,  что  водообеспеченность  растений
всегда  является  результирующей  величиной  между  количеством
воды,  поступающим  из  почвы  в  растение,  и  расходом  воды  ра¬
стением,  главным  образом  через  транспирацию.
 232

Каждый  раз,  когда  величина  транспирации  превышает  коли¬
чество  воды,  поступающее  в  растение,  снижается  тургор  и  насту¬
пает  некоторое  завядание  листьев  растений.  Это  явление  в  не¬
которых  случаях  может  наблюдаться  при  значительных  запасах
влаги  в  почве,  но  когда  условия  для  транспирации  столь  благо¬
приятны,  что  ни  водопоглощение  корней,  ни  влагопроводимость
самого  растения  не  достаточны  для  покрытия  всего  расхода
влаги  на  транспирацию.  Особенно  часто  это  бывает,  когда  высо¬
кие  температуры  воздуха  и  суховеи  наступают  внезапно,  на  ран¬
ней  стадии  развития  растений.
 Однако,  если  в  почве  влаги  все  же  достаточно,  а  разрыв
между  величиной  поступления  воды  из  почвы  и  транспирацией
продолжается  не  слишком  длительно,  при  снижении  темпера¬
туры  и  повышении  влажности  воздуха  листья  восстанавливают
тургор,  водный  баланс  в  растении  возобновляется.
 Многочисленные  данные  зарубежных  авторов  позволяют  вы¬
делить  так  называемую  первую  точку  завядания.  При  этом
уровне  почвенной  влаги  воды  в  растение  поступает  столько,  что
ее  хватает  лишь  для  сохранения  жизни  в  растении,  но  рост  его
прекращается.
 Наконец,  отмечается  точка  или  интервал  влажности,  при  ко¬
торой  наступает  устойчивое  завядание  растений.  В  последнем
случае  тургор  в  листьях  не  восстанавливается  даже  при  дли¬
тельном  выдерживании  растений  в  условиях  полного  насыщения
воздуха  парами  воды.
 В  современной  литературе  имеются  весьма  большие  расхож¬
дения  как  в  самой  трактовке  рассматриваемой  величины,  так  и
в  методике  ее  определения.  Само  собой  разумеется,  что  по  мере
иссушения  почвы  скорость  движения  влаги  к  зоне  корневого
сосания  снижается,  а  остающаяся  в  почве  влага  удерживается
в  ней  все  большими  силами.  Обобщая  данные  многих  авторов,
Э.  Рассел  приходит  к  заключению,  что  приостановка  роста  ра¬
стений  тем  больше,  чем  выше  осмотическое  давление  почвенного
раствора  (в  пределах  от  двух  до  десяти  атмосфер).
 JI.  А.  Ричардс  и  Ч.  Вадлей  приводят  сводную  таблицу  дан¬
ных,  полученных  разными  авторами  для  величины  устойчивого
завядания  растений.  Для  определения  этой  характеристики  пред¬
лагаются  следующие  уравнения: 	Ву.3  =0,22  +  0,993-  В  цатм
 и  до  Ву.3  =1-15  +  0,930  В,5атм,  где  В15атм  —  влажность
в  «почве  при  давлении  влаги  в  ‘15  атм.
 Интересные  исследования  по  влажности  устойчивого  завяда¬
ния  растений  провели  JI.  И.  Бриггс  и  Г.  JI.  Шанц.  Они  опреде¬
ляли  влажность  в  почве  в  тот  момент,  когда  в  результате  пре¬
кращения  поступления  воды  в  растения,  начинается  процесс
потери  влаги  листьями.  По  данным  этих  авторов,  растения
пшеницы  в  возрасте  20,  80  и  104  дня  начинают  завядать  при
практически  равной  влажности.  Еще  более  общий  вывод  авторов
состоит  в  том,  что  влажность  завядания  не  зависит  от  вида
 233

растений.  Следовательно,  она  является  константой  для  всех  од¬
нолетних  растений,  но  зависит  только  от  вида  почвы.
 Последний  вывод  JI.  И.  Бриггса  и  Г.  JI.  Шанца  казался  наи¬
более  сомнительным.  Известно,  что  отношение  разных  растений
к  воде  различно,  равно  как  различна  степень  засухоустойчивости
разных  растений.  Это  заключение  подтвердилось  во  многих  кон¬
трольных  исследованиях.
 Детальные  исследования  по  этому  вопросу  провел  Д.  В.  Фе¬
доровский,  который  получил  данные  о  том,  что  величина  влаж¬
ности  завядания  для  разных  видов  растений  различна.  К  такому
выводу  автор  пришел  после  опытов  с  нормально  развитыми
растениями,  что  удавалось  достигнуть  увеличением  объема  со¬
суда  для  опытов  до  1  л.  Но  по  данным  Д.  В.  Федоровского,  до¬
казанной  можно  считать  только  разницу  во  влажности  завяда¬
ния  между  пшеницами  и  льном,  огурцами  и  солеросом.  Разли¬
чия  во  влажности  завядания  для  разных  сортов  пшеницы  не
доказаны.  Вместе  с  тем,  твердо  установлено,  что  для  разных
почв  влажность  устойчивого  завядания  различна.  Чем  выше
максимальная  гигроскопическая  влажность,  тем  выше  влажность
устойчивого  завядания.  JL  И.  Бриггс  и  Г.  Л.  Шанц  предложили
уравнение:  Ву.3—Вмл\  0,68,  т.  е.  ВУт3примерно  равна  полуторной
максимальной  гигроскопичности.  Таким  образом  ВУт3  также  яв¬
ляется  функцией  удельной  поверхности.  Наиболее  убедительные
данные  зависимости  степени  иссушения  почвы  растениями  от  их
возраста  приводит  Д.  В.  Федоровский  (табл.  89).
 Таблица  89
 Влияние  возраста  яровой  пшеницы  сорта  Саррубра
на  степень  иссушения  почвы  (при  завядании)
 Фазы  развития  растений
 Показатели
 кущение
3-го  листа
 начало
выхода
в  трубку
 выкола-
 шивание
 цветение
 конец
 молочной
 спелости
 Возраст  (дней)
 16
 27
 43
 48
 62
 Высота  (см)
 20
 29
 47
 56
 57
 Вес  сухой  массы  (г)  .  .  .
Влажность  завядшей  мас¬
 0,8
 2,38
 5,62
 8,1
 11,7
 сы  (%)
 79
 75
 52
 51
 48
 Вес  корней  (г)
 Влажность  завядания
 0,33
 0,99
 1,45
 1,60
 1,76
 (%  °т  веса  почвы)  .  .  .
 9,40
 8,16
 6,61
 7,23
 10,6
 Для  определения  Ву.  3  было  предложено  множество  методов.
С.  Богданов  еще  в  конце  прошлого  столетия  пытался  определить
эту  характеристику  по  влажности  почвы,  при  которой  прекра¬
щается  прорастание  семян  культурных  растений.  Ему  же  при¬
надлежит  предположение  о  том,  что  B^2  в  два  раза  меньше
влажности  устойчивого  завядания  растений.
 234

11. 	В.  Лобанов  вполне  основательно  ставил  вопрос  о  право¬
мерности  суждения  о  величине  влажности  устойчивого  завяда-
пия  взрослых  растений  по  величине  критической  влажности
почвы  для  прорастания  семян.  П.  А.  Костычев  считал,  что  Ву,  3,=
=  2Вм.г-Н.  В.  Лобанов  различал  два  понятия:  «коэффициент
завядания»  и  «мертвый  запас»  влаги  в  почве,  при  котором  пол¬
ностью  прекращается  поступление  воды  из  почвы  в  растение.
Мертвый  запа  влаги  примерно  равен  максимальной  гигроскопи¬
ческой  влажности  почвы,  в  то  время  как  коэффициент  завяда¬
ния  колеблется  от  1,5  до  2  величин  максимальной  гигроскопи¬
ческой  влажности.
 С.  И.  Долгов  предложил  метод  определения  влажности  устой¬
чивого  завядания  растений,  который  по  меткому  выражению
А.  А.  Роде  назван  методом  вегетационных  миниатюр.  Такое
определение  метода  относится  к  размерам  сосудов,  в  которых
производится  определение  влажности  устойчивого  завядания  ра¬
стений.  Опыты  проводят  в  стеклянных  или  алюминиевых  стакан¬
чиках  объемом  70—100  см3.  Почву  насыпают  на  4/5  объема  ста¬
канчика  и  вставляют  в  нее  стеклянную  трубочку  с  внутренним
диаметром  5—7  мм.  Почву  увлажняют  раствором  питательных
веществ  из  двухзамещенного  фосфорнокислого  аммония
(0,2  г/л),  аммония  азотнокислого  (0,8  г/л)  и  калия  азотнокис¬
лого  (0,5  г/л)  до  полевой  влагоемкости.  Поверхность  почвы  в
стаканчиках  накрывают  плотным  кружочком  бумаги,  в  котором
имеется  4  отверстия,  через  которые  высаживают  только  что  про¬
росшие  семена  зерновых  (ячмень,  пшеница).  Стаканчики  ставят
на  хорошо  освещенное  окно,  но  защищают  от  сильного  действия
прямой  солнечной  радиации.  После  появления  первого  листа
два  растения  удаляют,  оставляя  для  дальнейшего  роста  два
других.  Полив  производят  через  стеклянную  трубку  ежедневно
по  весу  стаканчиков.  Когда  растения  дадут  третий  лист,  полив
прекращают.  Поверхность  почвы  заливают  растопленной  смесью
из  двух  частей  парафина  и  одной  части  технического  вазелина.
После  того»  как  смесь  застынет,  в  ней  делаются  отверстия  ма¬
лых  размеров  для  проникновения  воздуха.  Когда  обнаружи¬
вается  завядание  нижних  листьев,  стаканчики  с  растениями  на
ночь  переносят  в  шкаф  с  воздухом,  насыщенным  парами  воды.
Если  за  ночь  тургор  восстановится,  стаканчики  ставят  в  осве¬
щенное  место  на  день,  а  ночью  переносят  в  тот  же  шкаф.  Так
эксперимент  продолжается  до  тех  пор,  пока  не  наступит  полное
завядание  растений,  при  котором  тургор  вообще  не  восстанав¬
ливается.
 Для  определения  влажности,  при  которой  произошло  устой¬
чивое  завядание  растения,  извлекают  из  стаканчика  комок  почвы
с  растением,  стряхивают  в  бюкс  почву  и  ставят  для  сушки  в  тер¬
мостат  при  температуре,  равной  105°  С.  Потерю  в  весе  почвы
после  окончания  сушки  относят  к  весу  абсолютно  сухой  почвы
и  выражают  в  процентах.  Это  и  есть  искомая  величина  влаж-
 2М

пости  устойчивого  завядания  растений.  Описанное  определение
производят  в  4—6-кратной  поверхности.
 Главным  недостатком  этого  метода  является  именно  его  ми¬
ниатюрность,  т.  е.  малый  объем  почвы,  не  позволяющий  дово¬
дить  растения  до  высокой  фазы  развития  и  хорошего  развития
корней.  Естественно  также,  что  для  таких  растений,  как  куку¬
руза,  хлопчатник  и  другие,  он  мало  пригоден.
 С.  Н.  Рыжов  и  Н.  И.  Зимина  предложили  для  определения
Ву.  з  хлопчатника  и  некоторых  аналогичных  видов  растений  при¬
менять  стаканы  объемом  250  см3,  которые  заполняют  исследуе¬
мой  почвой  на  3Д  их  объема  и  слегка  уплотняют.  Сверх  почвы
насыпают  песок  слоем  1—1,5  см  и  через  него  увлажняют  почву
до  полной  влагоемкости.  В  почву  вносят  4  г  азота,  4  г  фосфор¬
ной  кислоты  из  расчета  на  20  кг  почвы.  В  песок  высевают  4—
5  семян  хлопчатника  и  после  появления  семядольных  листьев
поверхность  почвы  закрывают  ватой.  Поливают  через  песок
 1—3  раза  в  день  до  полного  смачивания  почвы.  Так  выращивают
растения  до  4  настоящих  листьев.  После  этого  в  стакане  остав¬
ляют  2  растения.  Полив  прекращают  после  появления  пятого
листа.  Затем  почву  заливают  тонким  слоем  парафина  и  выстав¬
ляют  под  навес.  Момент  устойчивого  завядания  фиксируется,
если  к  утру  не  восстанавливается  тургор.  Затем  почву  в  стакане
(без  песка)  перемешивают  и  определяют  влажность  устойчивого
завядания.  Авторы  рекомендуют  трехкратную  повторность.
 Имеются  предложения,  направленные  на  дальнейшее  увели¬
чение  объема  сосудов,  в  которых  следует  проводить  изучение
влажности  устойчивого  завядания  растений.  В  частности,
Д.  В.  Федоровский  на  основании  своих  исследований  пришел  к
выводу  о  необходимости  более  длительного  выращивания  расте¬
ний  с  целью  равномерного  заполнения  почвы  корнями  растений
и  доведения  в  связи  с  этим  объема  сосуда  до  1  л.  Метод  Федо¬
ровского  позволяет  получить  интересные  данные  (табл.  90)  и
сделать  важные  обобщения.
 Из  приведенных  данных  видно,  что  коэффициент  завядания
для  двух  сортов  пшеницы  различается  мало.  Вместе  с  тем  для
разных  видов  растений  коэффициент  завядания  весьма  суще¬
ственно  различается,  что  позволяет  сделать  общий  вывод  о  том,
что  разные  виды  растений  на  одной  почве  устойчиво  завядают
при  разной  влажности  почвы  (в  процентах  к  весу  почвы).
 Влажность  устойчивого  завядания  растений  для  разных  почв
колеблется  в  весьма  широких  пределах.  В  табл.  91  приводим
данные  С.  И.  Долгова  о  влажности  устойчивого  завядания  ра¬
стений  для  некоторых  почв  страны.
 Из  этих  данных  видно  своеобразное  поведение  подзолистых
почв,  у  которых  отношение  ВУш3  к  BMmZ  достигает  величин  3,40
и  4,80.  На  всех  других  почвах  это  отношение  не  выходит  за  пре¬
делы  1,4—2,0.  Интересно  также  отметить  совпадение  между
данными,  полученными  методом  проростков  и  по  прорастаник>
 236

Таблица  90
 Коэффициент  завядания  для  различных  видов  растений
перед  началом  массового  цветения
(по  данным  Д.  В.  Федоровского)
 Почвы
 Опытное  растение
 огурцы
 лен
 пшен  ица
 солерос]*
 курай
 диамант
 саррубра
 Чернозем  	1
 Подзолистая  супесь  |
 Чернозем
 Чернозем  40%,  лесок
 60%
 Чернозем  15%.  лесок
85%
 I  16,5  ±0,3  |
|  3,87±0,22|
 17,78  ±0,33
10,33  ±0,27
3,71  ±0,37
 Опыт
 115  Д6  ±  0,47
|  4,08  ±0,02
 Опыт
17,97  ±0,48
8,53  ±0,27
2,74  ±0,30
 19  64  г.
 1  15,0  ±1,7  I
|  2,85  ±0,21]
 19  47  г.
 15,63  ±0,48
7,08  ±  0,69
2,07  ±0,14
 I  14,2+0,39
I  2,52  ±0,02
 15,53  ±0,15
7.26  ±0,35
2,10  ±0,08
 1‘v.sik
 16,44  ±0,63
7,03  ±0,07
2,61  ±0,13
 Я  =
 13,80  ±0,03
7,41  ±0,23
2,50  ±0,10
 семян.  Это  свидетельствует  о  достаточной  достоверности  пря¬
мого  определения  влажности  устойчивого  завядания  растений.
 Быше  был  упомянут  метод  Францессона  для  определения
максимальной  гигроскопической  влажности  почвы,  который,  по
замыслу  автора,  одновременно  может  служить  и  методом  опре¬
деления  Ву,  а.
 Для  анализа  этим  методом  образцы  сырой  почвы  весом
по  3  г  помещают  в  бюксах  в  вакуум-эксикатор  над  10%-ным
раствором  серной  кислоты  при  разрежении,  равном  20—
30  мм  рт.  ст.,  где  они  доводятся  до  равновесного  состояния.  За¬
тем  образцы  переносят  в  другой  эксикатор,  в  котором  концен¬
трация  кислоты  равна  3%.  При  этом  почва  сорбирует  некото¬
рое  количество  паров  воды.  Затем  почва  доводится  до  равновес¬
ного  состояния,  после  чего  определяют  влажность  образцов.
Найденную  таким  образом  влажность  автор  называл  макси¬
мальной  гигроскопической,  но,  по  мнению  автора,  она  же  соот¬
ветствует  величине  влажности  устойчивого  завядания  растений.
Для  доказательства  этого  автор  метода,  как  и  другие  исследо¬
ватели  (например,  Б.  Н.  Мичурин),  сравнил  данные,  полученные
методом  Францессона,  с  содержанием  влаги  в  почве  в  сухое
время  года  при  уборке  урожая  (табл.  92).
 Для  засушливых  районов  страны  эта  остаточная  влажность
хорошо  совпадает  с  Ву.  3  растений,  определенной  методом  Фран¬
цессона.  Этот  метод  следует  признать  приемлемым  для  опреде¬
ления  Вм.г  и  ВУшЭ\  данные,  получаемые  таким  методом,  по-види¬
мому,  наиболее  близко  подходят  к  величине  предельного  иссу¬
шения  почвы  корневыми  системами  растений,  хотя  и  они  во  мно¬
гом  зависят  не  только  от  физико-химических  особенностей  почвы,
но  и  от  особенности  физиологического  состояния  растений,  а
 237

Таблица  91
 Результаты  определения  влажности  завядания  пшеницы
различными  методами
 (в  процентах  к  весу  сухой  почвы)
 Почвы  и  породы
 Метод
 &  м.г
 ву.з
 проростков
 прораста¬
ния  семян
 вм.г
 Подзол
 7,74
 1,61
 4,80
 Суглинок
 4,20
 4,10
 2,53
 1,70
 Сильноподзолистая  4  .  .  .
 8,67
 8,50
 2,52
 3,40
 Лесс
 17,49
 15,90
 10,66
 1,60
 Чернозем
 7,41
 7,10
 4,18
 1,80
 Чернозем  Воронежский  .  .
 23,79
 22,90
 13,86
 1,70
 Темно-каштановая  ....
 15,14
 15,10
 10,90
 1,40
 Краснозем
 23,10
 —
 14,04
 1,60
 Серозем
 10,30
 10,80
 5,23
 2,00
 Таблица  92
 Влажность  устойчивого  завядания  растений  (Ву.з)
для  некоторых  почв  СССР
 Почва
 Глубина
 взятия
 образца
 {СМ)
 ву.з
(°о  К  весу
почвы)
 Автор  данных
 Дерново-подзолисто-глеевая  1
на  ленточной  глине  j
 0—10
10—20
20—30
 10,0
 11,2
 13,1
 Южный  чернозем  тяжело-  (
суглинистый  1
 0—10
 10—20
 20—30
 14,2
 14,0
 13,6
 Б.  Н.  Мичурин
 Темно-каштановая  суглини-  I
стая  на  лёссе  |
 0—10
 10—20
 20—30
 8,9
 9,3
 9,2
 Обыкновенный  тяжелосугли¬
нистый  чернозем
 0—50
 17,3
 Обыкновенный  тяжелосугли-  (
нистый  чернозем  Кокчетав-  <
ской  области  Казахской  ССР  (
 0—10
 10—20
 20—30
 14,0
 14,4
 14,2
 |  К.  К.  Жученков
 Типичный  серозем
 0—50
 6,9
 А.  Ф.  Большаков
 также  от  условий  окружающей  среды  (температура,  влажность
воздуха,  облачность  и  др.).
 Несмотря  на  большой  интерес,  данных  по  прямому  или  био¬
логическому  методу  определения  нижней  границы  доступности
для  растений  почвенной  влаги  (Ву.  3),  нельзя  не  учитывать  слож¬
ности  методики  и  значительной  затраты  времени  для  получе¬
ния  данных.
 238

Естественными  являются  многочисленные  попытки  использо¬
вания  других,  косвенных,  основанных  на  теориях  и  гипотезах,
методов  ускоренного  определения  влажности  завядания  для  раз¬
личных  почв  и  почвообразующих  пород.  Для  их  анализа  следует
рассмотреть  детальные  представления,  относящиеся  к  почвенной
влаге.
 Наряду  с  сорбцией  паров  воды,  почва  удерживает  значитель¬
ные  количества  жидкой  влаги  силами  молекулярного  притяже¬
ния.  Наибольшее  количество  пленочной  влаги,  которое  может
быть  удержано  почвой  силами  молекулярного  притяжения,  было
названо  А.  И.  Лебедевым  максимальной  молекулярной  влаго-
емкостью  почвы  (ММВ).  Автор  предложил  три  метода  опреде¬
ления  ММВ:  1)  метод  высоких  колонн,  2)  метод  центрифуги,
3)  метод  пленочного  равновесия.  Последний  А.  И.  Лебедевым  и
некоторыми  другими  исследователями  предлагается  в  качестве
метода  определения  Ву  3.  Мы  приводим  его  описание  по
С.  И.  Долгову.  50  г  воздушно-сухой  почвы  тщательно  замеши¬
вают  в  фарфоровой  чашке  водой  до  состояния  густой  кашицы.
Затем  на  кружок  фильтровальной  бумаги  диаметром  9  си  поме¬
щают  кусок  батиста  или  тонкого  полотна,  на  который  затем  кла¬
дут  металлическую  пластинку  толщиной  1  мм  с  отверстием  диа¬
метром  5  см.  В  отверстие  пластинки  вмазывается  почвенная
масса.  Избыток  массы  над  поверхностью  пластинки  аккуратно
удаляют.  Затем  пластинку  снимают,  а  получившуюся  лепешку
почвы  покрывают  вторым  куском  полотна  и  кружком  фильтро¬
вальной  бумаги.  Подготовленный  таким  образом  образец  поме¬
щают  между  слоями  фильтровальной  бумаги  (по  10  листов
снизу  и  сверху).  Затем  собирают  по  4—6  образцов  в  стопку,
прокладывая  металлические  или  деревянные  пластины  между
почвенными  образцами.  Все  это  помещают  на  поршень  масля¬
ного  гидравлического  пресса  и  подвергают  сжатию  под  давле¬
нием  в  65  кг/см2  в  течение  10  минут.  По  окончании  указанного
времени  почвенные  пластинки  освобождают  от  фильтровальной
бумаги,  и  батиста  и  определяют  содержание  влаги  в  образцах.
Влажность  их  в  процентах  к  весу  сухой  почвы  соответствует
ММВ  и  вместе  с  тем  влажности  устойчивого  завядания  ра¬
стений.
 Этот  метод  представляет  интерес  с  точки  зрения  скорости
производства  определения.  Наряду  с  этим  он  содержит  некото¬
рые  источники  ошибок.  Так,  Ф.  Е.  Колясев,  определяя  ММВ  ме¬
тодом  пленочного  равновесия  в  одной  из  черноземных  почв  (Бе-
зенчукская  опытная  станция),  получил  данные,  приводимые
ниже:
 Давление  (кг/см2) 		10 	20 	40 	120 	1080 	2160
 Влажность  почвы  после
окончания  опыта  (%)  .  .  21,7  20,4  18,5 	15,9 	9,3 	8,6
 Автор  показал,  что  при  последнем  давлении  влажность  была
доведена  до  величины  МГ.  Следовательно,  нельзя  сказать  что-
 239

либо  определенное,  три  каком  именно  давлении  следует  прово¬
дить  определение  искомой  характеристики  (ММВ).  По  указанию
А.  А.  Роде,  П.  Ф.  Мартынов  установил,  что  на  величину  ММВ,
особенно  глинистых  почв,  оказывает  влияние  и  продолжитель¬
ность  прессования.  Все  это  свидетельствует  о  том,  что  этот  ме¬
тод  дает  весьма  условную  величину.  Поэтому  пользоваться  им
имеет  смысл  лишь  в  качестве  экспресс-метода  получения  общего
представления  об  этой  величине.
 Второй  быстрый  метод  определения  влажности  устойчивого
завядания  растений  основан  на  представлении  о  потенциалах
почвенной  влаги  или  о  ее  давлении.
 При  полном  насыщении  почвы  водой  давление  равно  нулю,
а  при  сухой  почве  оно  приближается  к  101  см  водяного  столба
или  104  атм.  Для  удобства  пользования  столь  различающимися
величинами  Скофильд  предложил  перейти  от  самих  величин  к
их  логарифмам.  Последний,  по  аналогии  с  символом  концентра¬
ции  водородных  ионов,  предложено  обозначать  как  pF.  При
одной  атмосфере  давления  pF  =  3.  При  влажности  почвы  около  0
pF  =  7.  Большой  интерес  представляет  вопрос  о  соотношениях
между  pF  и  водными  характеристиками  разных  почв.  Этот  во¬
прос  был  рассмотрен  С.  И.  Долговым  в  1948  г.  Полученные  им
данные  по  определению  pF  при  наименьшей  влагоемкости,  ММВ
’и  ВЗ  мы  приводим  в  табл.  93.  Как  видно  из  этих  данных  для  ИВ
приведенного  ряда  почв  и  горизонтов  pF  колеблется  в  пределах
от  2,15  до  2,81;  для  ММВ  —  от  3,61  до  3,90  и,  наконец,  для  ВЗ
от  3,96—4,54.  Отсюда  автор  приходит  к  выводу,  что  нельзя  по¬
лучить  величины  гидрологических  характеристик  почвы  по  ве¬
личине  pF.
 Нельзя  также  не  учитывать  весьма  важное  и  безусловно  пра¬
вильное  положение,  высказанное  А.  А.  Роде,  что  величина  вса¬
сывающего  давления  может  изменяться  в  1,5  раза  в  зависимости
от  сложения  (плотности)  исследуемого  образца  почвы.
 Вместе  с  тем,  уже  в  течение  десятков  лет  за  рубежом,  а  в
посление  годы  и  у  нас  проводятся  эксперименты,  направленные
на  изыскание  методов  определения  важных  водных  характери¬
стик  почвы  по  величине  приложенного  к  почве  давления.  Рассел
еще  в  40-х  годах  установил,  что  pF  влажности  завядания  состав¬
ляет  величину,  равную  4,18;  гигроскопической  влажности  —  4,54,
a  pF  эквивалента  влажности  —  2,70.  На  этой  основе  созданы
методы  определения  некоторых  важных  характеристик,  в  том
числе  рассматриваемой  нами  величины  влажности  устойчивого
завядания  растений.
 Использование  данных  по  влажности  завядания  почвы  в  аг¬
рономических  и  агрофизических  исследованиях.  Во  всех  слу¬
чаях,  когда  тем  или  иным  способом  определяется  Ву.  3  растений,
речь  идет  об  определении  остаточной  влажности  в  почве  пол¬
ностью  или  почти  полностью  недоступной  для  высших  растений.
В  данном  случае  термин  «почти  недоступной»  влаги  приведен
 240

ъ  связи  с  тем,  что  имеются  данные  о  возможности  поглощения
растениями  почвенной  влаги  и  после  того,  как  наступило  устой¬
чивое  завядание  растений.  Однако,  влага,  потребляемая  расте¬
ниями  в  таком  состоянии,  естественно,  не  может  быть  признана
полезной.
 Таблица  93
 Водио-физические  свойства  некоторых  почв  и  отвечающие  ни  величины  pF
 Наименьшая  влаго-
емкость
 Максимальная  моле¬
кулярная  влаго-
емкость
 Влажность  завя¬
дания
 Почва,  и  ли  горизонт
 влажность
 {%)
 всасывающее
 давление
 (атм)
 влажность
 (*)
 всасывающее
 давление
 (атм)
 й.
 о.
 влажность
 {%)
 всасывающее
 давление
 (атм)
 .Легкий  пылеватый  по¬
кровный  суглинок  .  .
 18,9
 0,26
 2,41
 7,1
 4,1
 3,61
 4,2
 19,9
 4,30
 'Горизонт  AjA2  подзоли¬
стой  почвы  на  тяже¬
лом  покровном  су¬
глинке
 22,0
 0,55
 2,74
 8,7
 7,2
 3,86
 8,6
 9,1
 3,96
 Лессовидный  суглинок
 21,2
 0,49
 2,69
 10,1
 5,8
 3,76
 7,4
 15,5
 4,19
 'Тучный  глинистый  чер¬
нозем  (горизонт  0-—
22)
 40,7
 0,40
 2,60
 28,7
 7,1
 3,85
 23,8
 21,6
 4,33
 Темно-каштановая  .  .  .
 31,0
 0,45
 2,65
 21,3
 4,1
 3,61
 15,1
 12,6
 4,10
 Краснозем
 49,5
 0,14
 2,15
 31,7
 7,9
 3,90
 23,1
 34,6
 4,54
 Серозем
 23,9
 0,41
 2,61
 11,6
 7,1
 3,85
 7,8
 23,4
 4,37
 «Серозем
 25,9
 0,65
 2,81
 15,5
 7,6
 3,88
 10,3
 27,5
 4,44
 Среднее
 —
 0,42
 2,62
 1-
 6,4
 3,81
 —
 20,5
 4,31
 Таким  образом,  разность  между  общим  влагосодержанием
•в  почве  и  величиной  влажности  завядания  растений  составляет
величину  доступной  для  растений  влаги.
 С  влажностью  устойчивого  завядания  связаны  многочислен¬
ные  физиологические  процессы  у  высших  растений  и  микроорга¬
низмов.  Так,  по  данным  некоторых  авторов,  именно  при  этой
влажности  прекращается  образование  узловых  корней,  которые
играют  важную  роль  в  дальнейших  процессах  метаболизма  ра¬
стений.  Именно  в  этой  области  влажностей  прекращаются  про¬
цессы  газообмена  у  многих  микроорганизмов,  а  выше  этой  влаж¬
ности  они  протекают  весьма  энергично.
 В  заключение  укажем,  что  количество  воды,  полностью  недо¬
ступной  для  растений,  в  значительной  степени  зависит  не  только
от  механического  состава  почв,  содержания  в  них  органических
веществ,  т.  е.  удельной  поверхности  почвы,  но  и  от  плотности,
а  следовательно,  от  структурного  состояния  почвы.  Этот  вывод
особенно  ясно  вырисовывается,  когда  мы  переходим  от  оценки
 241

By.  э  в  процентах  к  весу  (что  практически  не  зависит  от  плот¬
ности  почвы)  к  характеристике  ее  в  процентах  к  объему  почвы„
или  к  объему  почвы,  занятой  водой,  недоступной  для  рас¬
тений.
 В  переуплотненной  почве  (1,6—1,8  г/см3),  как  уже  было  по¬
казано,  до  20%  и  более  всего  объема  почвы  занято  недоступной
влагой,  до  65%  объема  почвы  падает  на  твердую  фазу.  В  этом
случае  в  почве  нет  места  либо  для  доступной  растениям  влаги,
либо  для  пористости  аэрации,  так  как  именно  при  пористости
8—12%  от  объема  почвы  практически  прекращается  газообмен
(диффузия)  между  почвой  и  атмосферой.  Эти  обстоятельства  не
могут  не  учитываться  при  рассмотрении  значения  влажности
устойчивого  завядания  растений.
 Как  изменяется  влажность  завядания  растений  некоторых
почв  от  плотности  пахотного  слоя,  можно  видеть  из  данных
И.  Б.  Ревута,  В.  Г.  Лебедевой,  А.  И.  Абрамова  (1964),  получен¬
ных  методом  вегетационных  миниатюр,  приведенных  в  табл.  94.
 Таблица  94
 Зависимость  влажности  устойчивого  завядания  растений
некоторых  почв  от  их  плотности
(в  процентах)
 Объемный
вес
(г!  см3)
 Вид  почвы
 каштановая
глинистая
(Саратовская
обл  )
 чернозем  мощ¬
ный  тяжело¬
суглинистый
(Курская  обл  )
 дерново-слабо¬
подзолистая
супесчаная
(Ленинград¬
ская  обл  )
 дерново-слабо¬
подзолистая
суглинистая
(Ленинград¬
ская  обл  )
 дерново-слабо-
подзолистая
тяжело-сугли¬
нистая  (Ленин¬
градская  обл  )
 от  веса
почвы
 от  объема
почвы
 от  веса
почвы
 от  объема
почвы
 от  веса
почвы
 от  объема
почвы
 от  веса
почвы
 от  объема
почвы
 от  веса
почвы
•
 от  объема
почвы
 1,0
 13,37
 13,37
 13,72
 13,72
 3,8
 3,8
 8,2
 8,2
 10,7
 10,7
 1,1
 13,06
 14,36
 15,32
 16,84
 3,9
 4,3
 8,2
 9,0
 11,8
 13,0
 1,2
 12,61.
 15,13
 15,51
 18,61
 4,0
 4,8
 8,7
 10,4
 11,0
 13,2
 1,3
 12,61
 16,39
 15,04
 19,55
 3,9
 5,1
 8,6
 ил
 11,2
 14,6
 1,4
 13,57
 19,00
 14,59
 21,43
 4,3
 6,0
 9,1
 12,7
 11,0
 15,4
 1,5
 13,88
 20,82
 14,94
 22,41
 3,9
 5,9
 9,4
 14,1
 11,2
 16,8
 1,6
 13,65
 21,84
 14,34
 22,94
 4,0
 6,4
 9,7
 15,5
 11,6
 18,6
 Насколько  существенно  может  сказываться  плотность  почвы'
на  увеличение  доступной  влаги,  показали  исследования-
Б.  Н.  Мичурина.  Для  почв,  состоящих  из  первичных  частиц,
автор  установил,  что  при  плотности  2,0  г/см3  они  имеют  пори¬
стость  26%  и  влажность  устойчивого  завядания  13%  от  веса
почвы  или  26%  от  ее  объема.
 Из  всего  сказанного  можно  заключить,  что  влажность  устой¬
чивого  завядания  растений  весьма  стабильна  и  является  важ¬
 242

нейшей  характеристикой  почвы.  Как  мы  видели,  количество
влаги,  содержащейся  в  почве  при  устойчивом  завядании  расте¬
ний,  практически  для  них  недоступно.  Поэтому  из  фактического
содержания  влаги  в  почве  в  данный  момент  следует  исключать
влажность  завядания,  как  остаточную  воду,  не  потребляемую
растением.  Следовательно,  запасы  доступной  для  растений  воды
не  могут  быть  определены  до  тех  пор,  пока  не  определена  влаж¬
ность  устойчивого  завядания.
 Полевая  влагоемкость  (ПВ)  почвы.  Важнейшей  характерна
стикой  водного  режима  почвы  является  ее  полевая  влагоем¬
кость,  или  наименьшая  влагоемкость  (НВ)Ш  Под  полевой,  или
наименьшей,  влагоемкостью  обычно  понимается  наибольшее  ко¬
личество  подвешенной  влаги,  которое  тот  или  иной  слой  почвы
способен  длительно  удерживать  после  обильного  его  увлажне¬
ния  и  свободного  ’стекания  воды.  При  этом  в  рассматриваемом
слое  лочво^грунта  должмы  быть  исключены  как  испарение  влаги,
так  и  подток  к  нему  влаги  из  -грунтовых  вод.  Из  этого  опреде¬
ления  видно,  что  при  полевой  влагоемкости  в  почве  находится
максимальное  количество  воды,  которое  способна  длительно
удерживать  дренированная  почва.
 При  полевой  влагоемкости  количество  влаги,  доступной  для
растений,  достигает  максимально  возможной  величины.  Отсюда
следует,  что  разность  между  запасом  влаги  при  полевой  влаго¬
емкости  и  при  влажности  устойчивого  завядания  растений  мо¬
жет  быть  названа  продуктивной  влагой,  за  счет  которой  прак¬
тически  формируется  урожай  сельскохозяйственных  растений.
Необходимо  также  дать  определение  другой  гидрологической  ха¬
рактеристике  почвы  —  дефициту  влаги,  под  которой  понимают
разность  между  запасами  влаги  при  полевой  влагоемкости  и
количеством  влаги  в  изучаемом  слое  почвы  в  данный  момент.
 Для  определения  полевой  влагоемкости  выбирают  ровную
площадку  в  несколько  квадратных  метров,  на  которой  в  наме¬
ченном  слое  почвы  или  грунта  создают  избыточное  увлажнение
и  затем  проверяют  запас  влаги  через  определенный  промежуток
времени.  Предварительно  следует  выяснить  объем  свободных
пор  во  взятом  слое  почвы.  Для  этого  надо  определить  по  сосед¬
ству  с  опытной  площадкой  объемный  вес  (р)  почвы,  удельный
Бес  твердой  фазы  (rf),  влажность  почвы  в  процентах  к  объему
почвы  (Воб).  На  основании  этих  данных  рассчитывают  объем
свободных  пор  в  интересующем  слое  почво-грунта.
 Сама  площадка  должна  иметь  размеры  2X2X3  м.  На  та¬
кую  площадку*  следует  внести  около  5  м3  воды.
 Площадку,  подлежащую  заливу  водой,  обваловывают  почвой.
При  возможности  на  границах  по  периметру  площадки  ставят
раму  из  досок  или  из  полосового  железа  высотой  10—20  см  или
обваловывают  землей  на  ту  же  высоту.  После  этого  площадку
заливают  водой.  Во  всех  случаях,  когда  почва  и  подпочвенные
слои  обладают  чрезмерно  низкой  скоростью  впитывания,  опре¬
 24а

деление  полевой  влаюемкости  можно  производить  ступенчата
(А.  А.  Роде).
 В  этом  случае  заливом  площадки  определяют  ПВ  только
верхних  80—100  см.  Рядом  выкапывают  шурф  площадью  1—2  м2
и  глубиной  70—80  см  и  заливают  водой.  Так  определяют  ПВ
нижележащих  2  м  почво-грунта.  При  ступенчатом  определении
ПВ  необходимо  вести  работу  с  перекрытием  глубин.
 После  того  как  в  почву  впиталась  вся  норма  воды,  площадка
должна  быть  на  некоторое  время  защищена  от  испарения.  Это
достигается  созданием  покрытия  из  плотной  бумаги,  толя  и  слоя
почвы  (до  50  см)  поверх  покрытия.  В  дальнейшем  рекомен¬
дуются  разные  сроки  для  определения  ПВ  после  залива  пло¬
щадок.
 Для  супесчаных  почв  рекомендуется  вести  опредёления  через
2  суток  после  окончания  впитывания,  а  для  тяжелых  почв  —
через  5—7  суток.  Однако  эти  сроки  мало  аргументированы..
А.  А.  Роде  предложил  ввести  понятие  истинной  ПВ,  состояние
которой  устанавливается  через  несколько  месяцев.  Вероятно,  и
эта  характеристика  представляет  интерес.  Практически  же  с  мо¬
мента  окончания  впитывания  почвой  влаги  начинается  расход
последней  как  на  испарение  из  почвы,  так  и  на  поступление  в
растения  (десукция).  Поэтому  представляет  значительный  инте¬
рес  запас  вл£ги,  который  после  обильного  увлажнения  может
быть  использован  и  защищен  от  стекания  за  пределы  корнеоби¬
таемого  слоя  почвы.  Наряду  с  этим  важно  знать  количество
воды,  остающееся  в  толще  почвы  после  стекания  влаги  из  верх¬
них  слоев  почвы  и  грунта.  Эти  обстоятельства  не  позволяют
назвать  один  срок  для  взятия  проб  почвы  при  определении  ПВ„
Отдельные  авторы  предлагают  три  срока:  1,  3  и  10  суток.
 В  связи  с  этим  целесообразно  рассмотреть  некоторые  экспе¬
риментальные  данные  о  величине  ПВ  в  зависимости  от  сроков
се  определения.  Для  наиболее  легких  почв  —  слабо  заросших
нижнеднепровских  песков  —  этот  вопрос  изучен  нами  совместно»
с  Л.  С.  Доценко,  Н.  Г.  Захаровым  и  А.  В.  Судаковым.  Площадку
заливали  по  методике,  указанной  выше.
 В  верхнем  метровом  слое  песка  к  концу  вторых  суток  после*
залива  содержалось  около  71  мм  влаги.  Запас  влаги  в  4-метро¬
вом  слое  песка  в  этот  период  составлял  270  мм.  Максимум
влаги  содержался  в  слое  песка  от  70  до  180  см.  Однако  процесс
гравитационного  стекания  влаги  продолжался,  и  запасы  влага
в  верхнем  метровом  слое  песка  через  10  суток  после  окончания"
впитывания  снизились  до  48  мм.  В  специальном  опыте  в  высоких
стеклянных  колоннах  было  установлено,  что  заметное  стекание
влаги  продолжается  и  на  10-е  сутки  'после  обильного  увлажне¬
ния,  слабое  стекание  еще  можно  зарегистрировать  и  в  после¬
дующие  10  суток.  Следовательно,  на  самых  легких  почвах  про¬
цесс  стекания  влаги  продолжается  в  течение  10  и  даже  более
суток.
 244

Для  темно-каштановых  почв  Саратовской  области  мы  приво¬
дим  данные  К.  К.  Жученкова  и  Ф.  Е.  Колясева  (рис.  52).  Иа
кривых  этого  рисунка  видно,  что  в  период  между  12  и  21  сут¬
ками  после  обильного  увлажнения  ясно  выражен  процесс  стека-
ния  влаги  из  верхних  в  более  глубокие  слои.  Этот  вывод  под¬
тверждается  данными  М.  К.  Мельниковой  для  тех  же  почв*
данными  Б.  Н.  Мичурина  для  чернозема  Ростовской  области
и  др.  Большой  интерес  представляют  данные  по  запасам  влаги
через  20  суток  после  обиль¬
ного  увлажнения  почвы.
 Именно  этот  запас  влаги
мог  быть  назван  наиболее
прочным,  остающимся  в  поч¬
ве  при  отсутствии  испарения
после  весьма  обильного  ув¬
лажнения.
 С  целью  взятия  образцов
для  определения  влажности
бурение  почвы  производит¬
ся  через  1,  3,  10  и  20  суток
после  окончания  процесса
впитывания  влаги.  Это  по¬
зволяет  установить  время
окончания  заметного  нисхо¬
дящего  тока  влаги,  а  также
запас  ее  в  изучаемом  слое
почвы.  При  более  углублен¬
ных  исследованиях  рекомен¬
дуется  также  производить
определения  через  1;  2;  3;  5
и  до  12  месяцев  с  целью  оп¬
ределения  «истинной  поле¬
вой  влагоемкости».
 Существуют  и  другие  ме¬
тоды  определения  полевой
влагоемкости  почв.
 Значительный  интерес
представляет  определение
запасов  влаги  в  соответст¬
вующем  слое  почвы  после
его  обильного  естественного  увлажнения  —  длительных  интен¬
сивных  осадков,  поливов  большой  нормой  воды,  влагозарядко-
вых  поливов  затоплением  больших  пространств,  а  также  после
обильного  переувлажнения  почвы  талыми  водами.  Во  всех  этих
случаях  могут  быть  выбраны  ровные  участки  для  определения
полевой  влагоемкости,  так  как  только  тогда  ожидать  равномер¬
ного  увлажнения,  а  измеряемая  ПВ  будет  отличаться  высокой
достоверностью.
 Влажнеет»о  6  процентах  от  Веса
 Рис.  52  Распределение  влаги  по  про¬
филю  почвы  во  времени.
 1  —  на  третья  сутки  после  обильного  ув¬
лажнения,  2  —  через  12  суток  после  ув¬
лажнения,  3  —  через  21  сутки  после*
увлажнения.
 245

С.  И.  Долгов  предложил  лабораторный  метод  монолитов  для
определения  ПВ.  Для  этого  автор  предлагает  использовать  поч¬
венные  монолиты,  на  которых  производят  определения  водопро¬
ницаемости  по  методу  С.  В.  Астапова.  Эти  колонки  залиты
с  четырех  продольных  сторон  смолой.  Само  определение  сво¬
дится  к  подаче  на  поверхность  монолита  воды  в  количестве,  не¬
достаточном  для  сквозного  смачивания  почвы.  Полив  ве¬
дут  из  расчета  половины  общей  пористости  почвы  за
вычетом  объема  воды,  имеющейся  в  половине  монолита
до  начала  полива.  После  прекращения  подачи  воды  на
ловерхность  монолит  плотно  закрывают,  чтобы  не  допустить
испарения.
 Через  2—3  суток,  когда  гравитационная  вода  просочится
вниз,  монолит  вскрывают,  убеждаются  в  том,  что  в  нижней  части
остался  участок  сухой  почвы,  срезают  верхние  2  см  почвы  и  из
нижележащих  слоев  верхней  половины  колонны  берут  с  повтор¬
ностью  почвенные  пробы  для  определения  влажности.  Средняя
величина  влажности  всех  проб  и  будет  соответствовать  наимень¬
шей  влагоемкости.  А.  А.  Роде  описывает  метод  определения  по¬
левой  влагоемкости  почвы  путем  анализа  многолетних  дан¬
ных  по  влажности  почвы.  Этот  подход  рекомендуется  также
для  определения  некоторых  других  водно-физических  характе¬
ристик.
 Для  определения  величины  влажности,  соответствующей  по¬
левой  влагоемкости,  автор  метода  предлагает  воспользоваться
наблюдением  над  влажностью  почвы,  находящейся  много  лет
лод  чистым  паром.
 В  1952  г.  весной  падина  была  затоплена  водой:  грунтовые
воды  поднялись  до  нижней  части  третьего  метрового  слоя,
а  верхняя  граница  капиллярного  подтока  поднялась  почти  до
дневной  поверхности.  Весной  1953  г.  также  происходил  некото¬
рый  подъем  грунтовых  вод.  На  рис.  53  приведены  полученные
автором  данные  по  изменению  запасов  влаги  по  полуметровым
слоям  с  весны  1953  и  до  конца  1955  г.  В  нижней  части  графика
изображен  ход  уровня  грунтовых  вод  за  тот  же  период.  Из  гра¬
фика  видно,  что  в  начале  периода  запасы  влаги  умеренно  сни¬
жались,  что  связано  с  понижением  уровня  грунтовых  вод.
В  дальнейшем  запасы  влаги  более  не  снижались.  На  графиках
квадратными  скобками  выделены  периоды,  в  течение  которых
запасы  влаги  лишь  колебались  в  пределах  средней  величины.
Прекращение  падения  этих  запасов,  в  то  время  как  уровень
грунтовых  вод  продолжает  снижаться,  свидетельствует  о  том,
что  стекание  гравитационной  влаги  прекратилось  и  в  почве  оста¬
лись  запасы  влаги,  соответствующие  влажности  полевой  влаго-
•емкости.  Таким  образом,  полевая  влагоемкость  может  быть
также  определена  путем  анализа  величин  влажности  за  длитель¬
ные  периоды  времени.
 246

Из  рассмотренных  данных  можно  заключить,  что  полевая
влагоемкость  не  является  константой  почвы,  а  скорее  интерва¬
лом  влажности.
 Большой  теоретический  и
практический  интерес  пред¬
ставляет  вопрос  о  подвиж¬
ности  подвешенной,  или  поч¬
венной  влаги  при  полевой
влагоемкости.  При  отсутст¬
вии  испарения,  а  также  при¬
тока  влаги  со  стороны  по¬
движность  почвенной  влаги
практически  не  обнаружи¬
вается.  На  этом  основании
не  следует  возражать  про¬
тив  термина  почвенные,  или
гидрологические,  константы,
так  как  на  самом  деле  речь
идет  о  характеристиках,  ко¬
леблющихся  в  определенном
интервале  влажности.  Но
какова  подвижность  подве¬
шенной  влаги  при  испаре¬
нии?  Этот  вопрос  достаточно
основ  ательно 	исследов  ан
 А.  А.  Роде  и  его  сотрудника-
ми  (М.  М.  Абрамовой,
 А.  Ф.  Большаковым,  Н.  С.
 Орешкиной).
 М.  М.  Абрамова  поме¬
щала  воздушно-сухую  почву
в  металлические  трубы  диа¬
метром  8—9  см  и  длиной
 1 	м.  Уплотнение  почвы  до¬
стигалось  постукиванием  по
трубе.  При  этом  достигался
для  легкого  суглинка  объем¬
ный  вес  1,3  г/см*.  Почву
промачивали  0,1  н.  СаСЬ  с
таким  расчетом,  чтобы  ниж¬
ние  20—25  см  оставались
сухими.  Так  достигалось
создание  в  колонке  запаса
подвешенной  влаги.  В  тру¬
бах,  через  каждые  5  см  по
высоте  имелись  щели,  кото¬
рые  перед  опытом  плотно
закрывали.  Снизу  трубы
 *9  273024102623f4  3  1819  к  2*15/5  9  1  1+10
 ш  у  тштшттптгяиншши
/955 	f954 	1955 	1956
 Рис.  53  Изменение  запасов  влаги  в
темноцветной  почве  большой  падины
(в  скобках  —  участок  кривой  с  постоян¬
ными  запасами  влаги,  соответствую¬
щими  ПВ).
 247

были  плотно  закрыты.  После  окончания  работ  трубы  сверху  за¬
крывали  и  оставляли  на  20  суток  с  целью  достижения  равномер¬
ного  распределения  влаги  по  почве.
 Таблица  95
 Передвижение  влаги  в  легком  суглинке
при  испытании  с  нагреванием
 (влажность  почвы  в  процентах  к  весу
абсолютно  сухой  почвы)
 Глубина
 (СМ)
 Без  испа¬
рения
20  дней
 Испарение
 5  дней
 10  дней
 20  дней
 40  дней
 0—1
 21,6
 3,1
 3,0
 2,8
 1,3
 1—3
 19,9
 4,5
 2,5
 4,0
 1,3
 3—4
 19,5
 7,0
 3,2
 5,1
 1,3
 4—5
 18,7
 8,4
 4,7
 6,1
 1,7
 5-6
 18,0
 9,5
 7,1
 8,9
 1,9
 6—7
 17,7
 11.2
 9,5
 8,6
 1,9
 7—8
 17,6
 11,5
 9,7
 9,9
 2,6
 8-13
 17,6
 12,7
 10,7
 11,2
 5,8
 13—18
 17,4
 13,5
 11,0
 11,5
 9,3
 20
 17,2
 13,7
 11,7
 11,7
 10,5
 25
 17,0
 14,0
 12,1
 12,1
 11,0
 30
 16,7
 12,2
 12,2
 11,9
 11,2
 35
 16,5
 14,2
 12,3
 11,7
 11,5
 40
 15,9
 13,6
 12,5
 11,6
 11,2
 45
 14,7
 13,1
 12,0
 11,3
 11,1
 50
 14,0
 12,7
 11,6
 11,2
 10,8
 55
 13,3
 12,3
 11,5
 11,1
 10,7
 60
 12,6
 11,8
 11,3
 10,8
 10,4
 .65
 11,9
 11,5
 11,0
 11,2
 10,1
 70
 10,5
 11,0
 10,4
 9,8
 10,0
 75
 4,4
 7,6
 8,0
 6,6
 8,2
 80
 2,7
 2,9
 3,2
 3,3
 4,1
 85
 —
 2,3
 —
 —
 2,9
 После  этого  крышку  в  верхнем  конце  трубы  открывали,  и
начиналось  испарение  влаги.  Для  ускорения  испарения  трубы
•ставили  под  электрические  лампы.  При  этом  поверхность  почвы
нагревали  до  65°  С.  По  прошествии  определенного  промежутка
времени  испарение  прекращалось,  щели  открывали  и  в  них  по¬
мещали  заслонки,  разделившие  всю  колонну  почвы  на  5-санти¬
метровые  колонки.  В  вынутых  образцах  определяли  влажность-
и  содержание  иона  хлора.  Результаты  передвижения  влаги  опре¬
деляли  через  1,  2,  5,  10,  20  и  40  дней  после  начала  испытания.
Некоторые  данные  по  опыту  с  легким  суглинком  приводятся
в  табл.  95.
 Многие  стороны  процесса  иссушения  легкого  суглинка  в  ко¬
лонке  автору  удалось  выяснить  путем  изучения  миграции
Cl-иона  по  колонке,  а  также  постановкой  ряда  дополнительных
опытов,  в  частности  наблюдением  за  иссушением  почвы  при  ис¬
парении  без  подогрева.  Автор  констатирует,  что  подвешенная

влага  при  испарении  передвигается  к  поверхности  испарения  из
всей  промоченной  толщи.  По  его  мнению,  это  свидетельствует
о  том,  что  подвешенная  влага  представляет  собой  сплошь  свя¬
занное  тело,  т.  е.  обладает  свойствами  сплошности.  Но  в  про¬
цессе  испарения  наступает  момент,  когда  движение  влаги  к
зоне  испарения  прекращается  и  тогда  испарение  идет  внутри
почвы,  и  удаление  влаги  из  почвы  совершается  путем  выноса
пара.  Этот  уровень  увлажнения  автор  назвал  влажностью  раз¬
рыва  капилляров.  В  рассмотренном  опыте  эта  влажность  равна
11%.  Если  учесть,  что  ПВ  рассматриваемого  суглинка  равна
17%,  то  станет  ясно,  что  путем  передвижения  жидкой  влаги
может  быть  потеряно  около  35%  от  всего  запаса  подвешенной
влаги.  При  рассмотрении  свойств  почвенной  влаги  при  ПВ  очень
важен  вывод  о  том,  что  казавшаяся  неподвижной  влага  начи¬
нает  двигаться  сплошным  фронтом  к  зоне  иссушения  почвы,
в  данном  случае  к  поверхности.  Из  всего  сказанного  с  доста¬
точной  вероятностью  можно  считать,  что  такого  типа  движение-
влаги  можно  наблюдать  внутри  объема  почвы  каждый  раз,
когда  под  влиянием  того  или  иного  фактора  происходит  иссуше¬
ние  отдельных  участков  почвы.  Всеобщим  является  иссушение
почвы  корневыми  системами  растений.  В  этом  случае  к  зоне
иссушения  устремляется  поток  влаги  из  соседних  более  увлаж¬
ненных  участков.  Однако  поток  жидкой  влаги  к  зоне  корневого
иссушения  имеет  место  лишь  при  влажности,  близкой  к  полевой
влагоемкости.
 ПВ  претерпевает  весьма  значительные  изменения  в  различ¬
ных  почвах.  Она  зависит  от  механического  состава,  содержания
в  почве  гумуса,  микро-  и  макроагрегатного  состава  почвы,  от
ее  плотности.  Чем  больше  в  почве  высокодисперсных  фракций
и  выше  содержание  гумуса,  тем  выше  ее  влагоемкость.  Почва
средней  плотности  содержит  при  полевой  влагоемкости  больше
влаги,  чем  чрезмерно  рыхлая  и  очень  плотная.
 Влагоемкость  различных  механических  фракций  горизонтов
дерново-подзолистой  почвы  рассмотрела  в  своей  работе
Е.  И.  Кочерина.  Изучая  горизонт  В,  автор  показала,  что  если
для  нерасчлененного  на  фракции  образца  влагоемкость  состав¬
ляет  33%  его  веса,  то  для  фракций  0,05—0,01;  0,01—0,005  мм;
0,005—0,001  она  составляет  соответственно  29,4%;  40,6%;  58,5%;
а  для  фракции  <0,001  мм  —  63,8%.  Таким  образом,  в  более  дис¬
персных  фракциях  влагоемкость  заметно  возрастает.
 Для  ряда  почв  С.  И.  Долгов  рассмотрел  вопрос  о  зависи¬
мости  ПВ  от  характера  структуры  почвы.  Исследованы  были
почвы  в  исходном  и  распыленном  состояниях,  а  также  различ¬
ные  агрегатные  фракции.  Образцы  почвы  насыпали  в  трубы,
обильно  увлажняли  и  через  известные  промежутки  времени
определяли  распределение  влаги  в  почве.
 Результаты,  полученные  для  деградированного  чернозема,
приведены  в  табл.  96.
 249

Таблица  96
 Полевая  влагоемкость  в  деградированном  черноземе
в  зависимости  от  его  структурного  состояния
 (в  процентах  к  весу  абсолютно  сухой  почвы)
 Диаметр  агрегатов  (им)
 Распылен¬
ная  почва
0,25  мм
 Глубина
 (см)
 0.25  -0,5
 0,5-1
 1-2
 2—3
 3-5
 5—7
 Исходная
 почва
 10—20
30-40
 37,7
 36,1
 35,7
 35,3
 34,1
 34,7
 34,7
 35,1
 37,0
 35,7
 34,7
 34,2
 51,6
 43,1
 34.0
 34.0
 Из  данных,  полученных  автором,  можно  сделать  выводы
 о 	том,  что  почва  в  целом  имеет  величину  полевой  влагоемкости
примерно  такую  же,  как  и  агрегаты  от  0,5  до  3  мм.
 По  данным  многих  авторов,  влажность  почвы  в  процентах
к  ее  объему  в  макроагрегатных  почвах  при  полевой  влагоем¬
кости  колеблется  в  пределах  виутриагрегатной  пористости,  пре¬
вышая  последнюю  в  среднем  на  6%.
 Значение  полевой  влагоемкости  в  земледелии  и  в  физике
почв  велико.  Это,  в  сущности,  верхний  предел  запасов  влаги,
удерживаемых  в  почвенных  и  подпочвенных  слоях  и  длительно
питающих  растения.  Зная  ПВ  и  ВУт  3.  по  разности,  мы  легко
определяем  количество  влаги,  которое  почва  может  запасти  при
обильном  увлажнении  для  последующего  снабжения  растений.
На  основе  данных  о  полевой  влагоемкости  ведется  расчет  норм
влагозарядковых  и  вегетационных  поливов.  Вот  почему  в  каж¬
дом  хозяйстве  по  каждой  почвенной  разности  должны  быть
данные  о  ПВ  по  слоям  почвы.
 Полная  влагоемкость  (влаговместимость)  также  имеет  боль¬
шое  значение  как  в  земледелии,  так  и  в  почвоведении  и  других
•смежных  'науках.
 Под  полной  влагоемкостью  обычно  понимают  общее  количе¬
ство  воды,  которое  вмещается  в  поровом  пространстве  почвы.
Строго  говоря,  при  полной  влагоемкости  почва  превращается  в
двухфазную  систему,  если  не  считать  ничтожного  по  объему
сорбированного,  или  зажатого,  количества  воздуха,  оставшегося
в  почве.
 Полное  насыщение  всего  порового  пространства  водой  может
иметь  место  только  после  длительных  дождей,  при  поливах  с
целью  влагозарядки  всего  корнеобитаемого  слоя  почвы.  Наибо¬
лее  простым  способом  определения  полной  влагоемкости  яв¬
ляется  установка  колонны  с  почвой  в  сосуд  с  водой  с  таким
расчетом,  чтобы  уровень  воды  совпадал  с  верхней  кромкой
почвы,  и  оставление  этой  колонки  в  воде  на  12—14  часов.  Если
известен  вес  сухой  почвы  в  объеме  колонны  и  вес  почвы  с  водой
после  насыщения,  то  величина  полной  влагоемкости  в  процентах
к  весу  почвы  легко  определяется.  Однако  величину  полной
 250

влагоемкости  при  этом  получают  заниженной  вследствие  того,,
что  даже  при  очень  быстром  перенесении  колонны  с  насыщенной
почвой  в  сухой  сосуд  для  взвешивания  части  воды  стекает,  осво¬
бождая  часть  порового  пространства  почвы.
 Величина  полной  влагоемкости  может  быть  определена  по
величине  пористости  почвы.  Полная  влагоемкость,  выраженная
в  процентах  к  объему  почвы,  численно  равна  пористости.  Для
того  чтобы  полную  влагоемкость  выразить  в  процентах  к  весу
почвы,  следует  пористость  разделить  на  плотность  почвы.
 Для  преобладающего  большинства  почв  состояние  полной
влагоемкости  —  явление  эфемерное.  Не  успеет  прекратиться  по¬
ступление  новых  порций  воды,  как  уже  значительная  часть
влаги  уходит  из  рассматриваемого  слоя  нисходящим  током,
освобождая  при  этом  часть  пор.  Так  стекает  из  почвенной  толщи
гравитационная  влага.  Стекание  влаги  под  влиянием  силы  тя¬
жести  идет  в  соответствии  с  законом  Дарси.  Скорость  этого
потока  может  быть  определена  по  следующему  уравнению:
 KS(h  +  1)
у  -  t
 где:  V  —  объем  воды,  прошедшей  сквозь  фильтрующий  слой
в  единицу  времени,  К—коэффициент,  характеризующий  каче¬
ство  фильтра  (почвы  или  грунта),S  —  площадь  сечения  фильтра*
 I 	—  высота  водного  столба  на  фильтре,  h  —  толщина  фильтра.
 Если  —j—  =  /,  то  V  =  KSI.  Бели  5  =  1,  хо  V  =  KI,
 где  /  —  градиент  гидравлического  напора.
 Закон  Дарси  справедлив  только  при  ламинарном  потоке
жидкости.  Многочисленные  исследования  показали,  что  переход
от  ламинарного  потока  к  турбулентному  в  песках  наблюдается
при  скорости  фильтрации,  равной  0,4—0,5  см/сек.  Следовательно,
в  реальных  почвах  и  грунтах,  где  скорость  фильтрации  •  почти
никогда  не  превышает  0,01  см!сек,  поток  всегда  носит  ламинар¬
ный  характер,  и  закон  Дарси  справедлив  и  применим.  Нет  осно¬
ваний  принять  уравнение  Дарси  на  почвах  с  большими  трещи¬
нами,  с  ходами  землероющих  животных  и  т.  д.  Все  свойства
почвы,  в  том  числе  и  ее  механический  состав,  микро-  и  макро¬
структура,  плотность,  пористость  и  размеры  пор,  получают  от¬
ражение  через  коэффициент  К■  Именно  этим  определяется  ско¬
рость  процесса  стекания.  В  некоторых  случаях  процесс  фильтра¬
ции  идет  настолько  медленно,  что  кажется  незаметным;  некото¬
рые  почво-грунты  оказываются  в  течение  длительного  времени
практически  в  состоянии  полного  водонасыщения.  Однако  для
преобладающего  большинства  почв  состояние  полной  влагоем¬
кости  быстро  исчезает.  '
 Мы  видели  выше,  что  вслед  за  окончанием  стекания  грави¬
тационной  влаги  запасы  влаги  соответствуют  величине  полевой
влагоемкости.  Нет  оснований  сомневаться  в  том,  что  если  в  пе¬
 251

риод  нисходящего  тока  гравитационной  влаги  поле  занято  веге¬
тирующей  растительностью,  то  корневые  системы  перехватывают
часть  стекающей  воды,  поскольку  она-является  наиболее  доступ¬
ной  для  них.  Но  в  тех  случаях,  когда  поле  не  занято  растениями
или  последние  находятся  в  состоянии  покоя,  вся  гравитационная
влага  стекает,  и  верхним  пределом  доступной  для  растений
влаги  оказывается  полевая  влагоемкость.  Если  учесть,  что  влаж¬
ность  устойчивого  завядания  является  нижней  границей  доступ¬
ной  для  растений  влаги,  то  разность  между  запасами  влаги  при
тюлевой  влагоемкости  и  при  влажности  устойчивого  завядания
растений,  как  уже  было  указано  выше,  составляет  наибольшее
количество  воды,  доступной  для  растений.  Эта  величина  для
данной  почвы,  при  возделывании  обычных  культур  близка  к  по¬
стоянной.
 Выше  было  сказано,  что  даже  в  пределах  между  влажностью
устойчивого  завядания  растений  и  полевой  влагоемкостью  поч¬
венная  влага  не  обладает  равной  подвижностью.  А.  А.  Роде,
М.  М.  Абрамова,  А.  Ф.  Большакова  установили,  что  существует
область  увлажнения,  в  пределах  которой  подвижность  влаги,  ее
перенос  в  жидком  виде  к  зоне  испарения,  резко  замедляется,
практически  прекращается.  М.  М.  Абрамова  с  известной  услов¬
ностью  назвала  это  состояние  влажностью  разрыва  капилляров.
Влага  теряет  состояние  сплошности  и  разделяется  на  разобщен¬
ные  скопления.
 В  дальнейшем  многие  исследователи  изучали  природу  этой
гидрологической  характеристики,  значение  которой  в  агрономии
и  физике  почв  очень  велико.  Неудивительно,  что  в  настоящее
время  ведется  большая  работа  по  созданию  современных  мето¬
дов  ее  определения  и  всестороннего  исследования.  Один  из  мето¬
дов,  примененных  М.  М.  Абрамовой,  мы  уже  описали.  Наряду
с  этим  упомянутые  авторы  разработали  и  использовали  для  все¬
стороннего  изучения  явления  полевой  влагоемкости  метод  опре¬
деления  влажности  разрыва  капиллярной  связи.
 В  поле  подготавливают  квадратный  или  круглый  монолит,
окапывая  его  траншеей  глубиной  2  м.  Площадь  монолита
1—2  м2.  Затем  монолит  обертывают  водонепроницаемым  мате¬
риалом.  Траншею  засыпают.  Монолит  обильно  промачивают  во¬
дой,  после  чего  тщательно  закрывают  и  сверху.  Через  10  дней
монолит  открывают  и  сразу  определяют  содержание  в  нем  влаги.
Для  этого  в  монолите  закладывают  4—5  скважин  до  глубины
 2 	м.  Затем  скважины  тщательно  закрывают,  а  поверхность  моно¬
лита  оставляют  открытой  для  свободного  испарения  влаги.
Определение  влажности  производят  через  10  дней  и  результаты
определений  изображают  в  виде  кривых  распределения  влаги
по  профилю  почвы.  По  этим  кривым  удается  установить,  что
в  верхнем  15—20-сантиметровом  слое  влажность  нарастает
книзу.  Под  этим  слоем  находится  второй,  влажность  в  котором
в  начале  периода  увлажнения  падала,  а  затем  стабилизирова¬
 252

лась.  Установившаяся  влажность  второго  слоя  и  характеризует
величину  влажности  разрыва  капилляров  (ВРК).  Однако  при¬
менение  этого  метода  требует  большого  труда  и  может  прово¬
диться  в  условиях  устойчивого  засушливого  периода.
 Е.  И.  Ермаков  описывает  метод  определения  ВРК  и  некото¬
рых  других  водно-физических  характеристик  почвьг  путем  парал¬
лельного  снятия  термограммы  сушки  в  изотермических  условиях
и  кривых  скорости  изменения  веса  почвенных  образцов  в  про¬
цессе  их  сушки.  Автор  считает,  что  значения  влажности  в  пере¬
ломных  точках  термограмм  сушки  совпадают  с  водными  харак¬
теристиками  почвы.  Именно  это  дает  ему  основание  определять
по  термограммам  сушки  некоторые  водно-физические  характери¬
стики.
 Влажность  замедления  роста  растений.  Весьма  большой  ин¬
терес  представляют  данные  ряда  исследователей  по  доступности
для  растений  влаги  в  области  от  Ву.  3  до  ПВ,  доказывающие,  что
влага  во  всей  этой  области  увлажнения  неодинаково  доступна
для  растений.
 С.  В.  Астапов  и  К.  Н.  Шишков  в  1949  г.  проводили  исследо¬
вания  на  Курской  зональной  опытно-мелиоративной  станции.
Почвы  здесь  представлены  комплексом  карбонатных  и  типичных
черноземов;  в  верхней  части  пахотного  слоя  физической  глины
больше  51%;  в  этом  слое  объемный  вес  составляет  1,15  г/см*\
максимальная  гигроскопичность  почвы  13,7%;  влажность  устой¬
чивого  завядания,  определенная  вегетационным  методом,  равна
18,8%;  полевая  влагоемкость  38,4%  от  объема  почвы.
 Вегетационным  методом  авторы  установили,  что  угнетение
роста  растений  имеет  место  при  содержании  влаги  40—47%  от
лолной  влагоемкости,  или  60—66  %  от  полевой  влагоемкости.  Из
этих  данных  видно,  что  угнетение  роста  растений  начинается
при  влажности  около  28%  к  объему  почвы.  Отсюда  можно  ви¬
деть,  что  величину  влажности,  при  которой  начинается  замедле¬
ние  роста  растений,  можно  определить  следующим  способом:
 ПВ  —  Ву,  з
 	2 	\-ВУ'3.  Для  рассматриваемого  случая  мы  получаем
 28,6%  к  объему  почвы,  что  почти  совпадает  с  процентом  влаж¬
ности  разрыва  капилляров.
 Авторы  далее  указывают,  что  пределом  влажности  для  твер¬
дой  пшеницы,  ниже  которого  нельзя  опускаться  без  ущерба  для
высоких  урожаев,  является  70%,  а  для  мягкой  пшеницы  —  65%
от  полевой  влагоемкости.  Отсюда  следует,  что  нижний  предел
оптимальной  влажности  зависит  не  только  от  природы  почвы,  но
и  от  вида  растений.  Этот  критический  предел  влажности  авторы
называли  влажностью  угнетения  роста.  Таким  образом,  еще  за¬
долго  до  того,  как  влажность  почвы  снизится  до  влажности
устойчивого  завядания,  растения  начинают  ощущать  явные
признаки  угнетения,  что  немедленно  сказывается  на  их  продук¬
тивности.
 253

Изучая  режим  орошения  хлопчатника  в  условиях  Ферганской
долины,  С.  Н.  Рыжов  убедительно  доказал,  что  если  произво¬
дить  полив  после  того,  как  влажность  почвы  падала  ниже  70%,
а  особенно  после  60%,  от  полевой  влагоемкости,  рост  хлопчат¬
ника  почти  полностью  прекращался.  При  влажности  почвы  63%
от  полевой  влагоемкости  начиналось  подвядание  нижних  листьев
у  хлопчатника  и  опадание  бутонов.  Таким  образом,  для  тяжело¬
суглинистых  сероземов  Ферганы  снижение  влажности  почвы
до  65%  от  полевой  влагоемкости  автор  считает  допустимым
лишь  в  самых  крайних  случаях.  Нельзя  не  отметить  весьма  ин¬
тересное  совпадение  вывода  С.  Н.  Рыжова  с  данными,  получен¬
ными  С.  В.  Астаповым  и  К.  Н.  Шишковым,  хотя  авторы  рабо¬
тали  на  резко  различных  типах  почвы  и  с  разными  видами  ра¬
стений.
 Ту  влажность  почвы,  ниже  которой  нельзя  оставлять  поле-
хлопчатника  без  поливов,  не  нанося  ущерба  растениям,  С.  Н.  Ры¬
жов  назвал  нижним  пределом  оптимальной  влажности.  Все  экс¬
периментальные  данные  говорят  о  том,  что  влажность  ниже  60—
65%  от  полевой  влагоемкости  оказывается  малоподвижной
в  жидком  виде,  более  связанной  и  менее  доступной  для  ра¬
стений.
 Этот  же  вопрос  изучал  Б.  Н.  Мичурин  на  темно-каштановых
суглинистых  почвах  Саратовской  области  при  культуре  яровой
пшеницы,  орошаемой  дождеванием.  Автор  показал,  что,  начиная
с  55—60%  и  выше  от  полевой  влагоемкости,  влажность  почвы
может  быть  признана  оптимальной.  Для  получения  высоких
урожаев  пшеницы  ниже  этой  влажности  опускаться  не  следует.
Эту  критическую  влажность  автор  называет  влажностью  замед¬
ления  роста  растений.  Б.  Н.  Мичурин  изучал  этот  вопрос  также
ка  дерново-слабоподзолистых  суглинистых  почвах.  Опыты  про¬
ведены  в  сосудах  с  зерновыми  культурами.  И  в  этом  случае
почвенная  влага  в  пределах  от  полевой  влагоемкости  до  влаж¬
ности  устойчивого  завядания  доступна  для  растений  не  одина¬
ково.  Транспирация  растений  резко  замедляется,  когда
влажность  почвы  падает  ниже  среднего  значения  между  полевой
влагоемкостью  и  влажностью  завядания.  Транспирация  при
влажности  почвы  меньше  половины  всей  доступной  для  расте¬
ний  уменьшается  со  снижением  влаги  в  почве.
 Очень  большой  материал  по  доступности  почвенной  влаги
для  растений  на  разных  уровнях  увлажнения  получил  А.  М.  Ал-
патьев.
 Таким  образом,  независимо  от  того,  как  эту  критическую
влажность  называют  разные  авторы,  она,  безусловно,  реально-
существует  и  является  границей  между  влажностью  оптималь¬
ной,  для  накопления  урожая  растениями,  и  той  влажностью,  при
которой  начинается  явно  выраженное  угнетение  растений.  Ясно,,
что  для  каждой  почвы  и  для  разных  растений  оптимальная,
влажность  должна  быть  определена  экспериментально.
 254

Очень  важно  отметить,  что  по  абсолютным  величинам  крити¬
ческая  влажность  оптимального  роста  растений  и  влажность
разрыва  капилляров,  по-видимому,  очень  близки  между  собой.
Очевидно,  оба  рассматриваемых  явления  вызваны  одними  физи¬
ческими  силами.  Прямые  измерения  показывают,  что,  начиная
с  влажности,  критической  для  скорости  роста  растений  и  выше,
капиллярное  сосание  не  превышает  1  атм.  При  более  низких
влажностях  эта  характеристика  резко  возрастает,  так  что  корни
растений  встречают  значительно  большее  сопротивление  при  со¬
сании  воды  из  почвы.  С  другой  стороны,  при  этой  же  критиче¬
ской  влажности  и  ниже  практически  прекращается  передвиже¬
ние  влаги  в  жидком  виде,  в  том  числе  и  к  зоне  корневого  иссу¬
шения  почвы.
 Если  принять  установившееся  в  настоящее  время  в  физиоло¬
гии  растений  и  в  земледелии  представление  о  том,  что  величина
десукции,  т.  е.  величина  поступающей  через  корни  в  растение
влаги,  регулируется,  с  одной  стороны,  движением  корневых  си¬
стем  к  влажным  слоям  почвы,  а  с  другой  —  движением  влаги
из  более  влажных  слоев  почвы  в  иссушенные,  то  легко  найти
объяснение  совпадению  влажностей  разрыва  капилляров  и  за¬
медления  роста  растений.  Именно  при  этой  влажности  выклю¬
чается  наиболее  мощный  источник  водоснабжения  растений  —
подток  жидкой  влаги  к  зоне  корневого  иссушения.  Нельзя  также
не  учитывать  что  и  движение  корней  из  иссушенных  слоев  почвы
в  более  влажные  при  влажности  разрыва  капилляров  также
ослабевает,  так  как  механическое  сопротивление  продвижению
корней  в  более  сухой  почве  резко  возрастает.
 Отсюда  можно  заключить,  что  в  момент,  когда  в  почве  прак¬
тически  прекращается  жидкий  поток  влаги,  для  растений  насту¬
пает  известный  кризис  водоснабжения  и  роста.  При  этом  уровне
влажности  поступление  новых  порций  влаги  в  почву  положи¬
тельно  сказывается  на  водоснабжении  растений.
 Авторы,  отстаивающие  точку  зрения  о  равной  доступности
почвенной  влаги  во  всем  диапазоне  от  ПВ  до  влажности  завя¬
дания  растений,  очевидно,  допускают  серьезную  ошибку.
 Использование  данных  исследователей  о  доступности  почвен¬
ной  влаги  растениям  позволяет  поддерживать  в  условиях  оро¬
шаемого  земледелия  влажность  почвы  на  уровне,  обеспечиваю¬
щем  получение  высокой  продуктивности  растений.
 ВЛАЖНОСТЬ  ПОЧВЫ
 Методы  изучения  влагосодержания  в  почве.  Важнейшей  за¬
дачей  физики  почв  является  исследование  и  установление  зако¬
номерностей  изменения  влажности  почв  в  почвенной  толще  во
времени.  Под  влажностью  почвы  принято  понимать  процентное
содержание  влаги  в  почве,  отнесенное  к  весу  абсолютно  сухого
образца  (Вв)  или  к  единице  объема  почвы  (В  об).  Если  вес  воды
 255

в  образце  а,  а  абсолютно  сухой  вес  образца  в,  то  Бд  =-2-  *100;:
 часто  ее  называют  абсолютной  влажностью.  Так  как  почва  по*
профилю  обладает  переменной  плотностью,  то  пользоваться  ве~
совой  влажностью  для  расчетов  запасов  влаги  практически  не¬
возможно.  В  таких  случаях  целесообразно  выражать  влажность
в  процентах  от  объема  почвы.  Для  перехода  от  Вв  к  Воб  поль¬
зуются  простой  формулой:
 Воб  ~  Веру
 где  р  —  плотность  почвы.  Зная  величину  влажности  в  весовых:
процентах,  можно  рассчитать  как  проценты  влажности  к  объему
почвы,  так  и  запасы  влаги  (в  м*/га  или  в  миллиметрах  водяного
столба).  Технику  этих  расчетов  легко  понять  из  следующего»
числового  примера.  Пусть  Вв  почвы  равна  25%,  плотность  (р)
1,2  г/сж3,  тогда  влажность  в  процентах  к  объему  почвы  равна::
В  об  —25ш  1.2  =  30%.
 Объем  слоя  почвы  мощностью  1  м  на  площади  1  га  равен,
 1ЛЛЛЛ  1 	D 	олп/ 	10  000*30
 10000  ж3,  и  при  Воб=  30%  в  этом  слое  содержатся  —щ—  =
 =  3000  м3.  Если  бы  3000  ж3  были  равномерно  распределены  по>
поверхности  в  10000  м2  (га),  мы  имели  бы  слой  воды  высотой
 0,3  м,  или  300  мм.
 Влажность  в  объемных  процентах  в  слое  почвы  толщиной
10  см  численно  равна  запасу  влаги  в  этом  слое  (в  мм  водяного»
столба),  т.  е.  если  в  слое  0—10  см  содержится,  например,  10%
влаги,  это  соответствует  слою  воды  толщиной  10  мм.
 Каждый  из  этих  рассматриваемых  способов  выражения  поч¬
венной  влаги  очень  важен;  каждым  из  них  приходится  часто
пользоваться.  Знание  запасов  влаги  (в  мм)  в  отдельных  слоях
почвы  позволяет  производить  с  ними  операции  сложения  и  вы¬
читания.  Так,  если  в  слоях  почвы  до  1  м  определены  запасы
влаги  (в  мм)  и  получены  приведенные  ниже  данные:  в  слое  от  О
до  10  см—17  мм.  от  10  до  20—19  мм,  от  20  до  30  —  20  ммг
от  30  до  40  —  22  мм  и  от  40  до  50  см  —  26  мм,  то  запас  воды  в
слое  0—50  см  составит:  17  +  19  +  20  +  22  +  26  =  104  мм.
 Из  сказанного  следует,  что  влажность  почвы  определяют
прежде  всего  для  того,  чтобы  знать  запасы  почвенной  влаги  в
том  или  ином  слое  почвы  в  данный  момент.  Зная  последние»
а  также  запасы  влаги  при  влажности  устойчивого  завядания
растений  и  при  полевой  влагоемкости,  легко  определить  коли¬
чество  влаги  доступной  для  растений.  Изучение  влажности
почвы  в  динамике  позволяет  составлять  водный  баланс  почвы
за  известный  отрезок  времени.  Особенно  часто  приходится  опре¬
делять  влажность  почвы  в  верхних  слоях  для  установления  мо¬
мента  наступления  спелости  почвы  для  обработки.  Весьма
частые  определения  влажности  почвы  производятся  при  изуче-
 256

нин  полевой  влагоемкости.  Наконец,  определение  влажности1
почки  п  се  динамики  обязательно  в  орошаемом  земледелии,  так
как  очередные  поливы  производят,  ориентируясь  на  содержание
влш  ii  ii  почве.
 Пели  исследование  проводится  с  целью  определения  влаго-
обеспеченности  культурных  растений,  то  влажность  определяют
в  слоях,  несколько  превышающих  глубину  распространения  кор¬
ней.  Для  преобладающего  числа  видов  растений  в  условиях
степной,  лесостепной  и  зоны  сероземов  вполне  достаточной  глу¬
биной  является  200  см.  Однако  эта  глубина  недостаточна  при
изучении  иссушения  почвы  некоторыми  многолетними  культу¬
рами,  например  люцерной,  корни  которой  распространяются  на
глубину  до  3,5—4,0  м.  Вместе  с  тем  для  условий  зоны  подзоли¬
стых  почв,  где  корни  растений  обычно  не  уходят  за  пределы
слоя  70—80  см,  иногда  можно  ограничиться  изучением  влаж¬
ности  в  слое  0—100  см.
 Влажность  почвы  обычно  определяют  в  каждом  10-сантимет¬
ровом  слое.  Поэтому  и  образцы  берут  в  каждом  таком  слое  не¬
прерывно  до  установленной  глубины.  От  этого  общего  положе¬
ния  нередко  приходится  делать  отступления,  которые  оказы¬
ваются  крайне  необходимыми.
 Прежде  всего  очень  важно  знать,  из  какого  генетического
слоя  взят  образец.  Как  правило,  в  почвах  с  ясно  дифференциро¬
ванным  профилем  почвенные  горизонты  различаются  по  водно¬
физическим  константам  или  характеристикам.  Взятие  обравцов
для  определения  влажности  по  почвенным  горизонтам  является
весьма  трудоемкой  операцией,  связанной  с  неизбежностью  по*-
стоянного  уточнения  границ  почвенных  горизонтов  по  профилю
почвы  в  данной  точке.  Тем  не  менее,  как  показали  детальные
исследования  Н.  А.  Качинского,  во  многих  случаях  изучение  со¬
держания  влаги  по  почвенным  горизонтам  крайне  необходимо.
 При  изучении  некоторых  агротехнических  мероприятий,
а  также  роли  природных  факторов  в  сохранении  почвенной
влаги  взятие  образцов  через  каждые  10  см,  по  крайней  мере  в
пределах  пахотного  слоя,  не  позволяет  получить  достаточно  де¬
тальное  представление  об  изучаемых  явлениях.  В  таких  случаях
следует  брать  образцы  почвы  через  5  см  (4  образца  из  пахот¬
ного  слоя).
 При  изучении  многих  вопросов  почвенной  гидрологии  иссле¬
дование  влажности  почвы  производится  до  значительно  больших
глубин:  до  грунтовых  вод  или  до  глубины  10  м.  Наиболее  пол¬
ное  представление  о  водном  режиме  в  почве  удается  получить
при  многолетнем  изучении  динамики  влажности.  С  другой  сто¬
роны,  очень  важно,  чтобы  влажность  почвы  изучалась  не  только-
в  течение  вегетационного  периода,  но  и  в  другие  Сезоны  года,.
 В  литературе  по  почвенной  гидрологии  нет  данных  о  расходе
воды  на  испарение  влаги  из  почвы  осенью,  после  уборки
урожая  и  до  наступления  устойчивой  морозной  погоды.  Мала
 9  Фнэнка  почв
 257

также  данных  о  миграции  влаги  по  почвенному  профилю  за
зимний  период.  Наконец,  почти  нет  обстоятельных  исследований
 о 	поступлении  влаги  в  почву  и  расходе  ее  на  испарение  в  период
между  окончанием  снеготаяния  и  наступлением  спелости  почвы
или  началом  полевых  работ.  В  эти  периоды,  как  правило,  очень
затруднительно  проводить  бурение  и  взятие  образцов  почвы.
Новые  методы  исследования  влажности  без  взятия  образцов
почвы  прежде  всего  следует  направить  и  использовать  для  вы¬
яснения  поставленных  вопросов.  Причем  осенью,  зимой  и  ран¬
ней  весной  было  бы  достаточно  вести  определения  раз  в  15—
20  дней  или  даже  раз  в  месяц.  Что  касается  вегетационного  пе¬
риода,  то  очередные  измерения  влажности  почвы  следует  произ¬
водить  не  реже  чем  раз  в  декаду.  Особенно  важно  определять
влажность  в  почве,  главное  в  верхних  50  см,  при  прохождении
растениями  фаз  развития:  всходов,  кущения,  трубкования,  ко¬
лошения,  цветения,  молочной  и  восковой  спелости.  В  засушли¬
вых  условиях,  при  сильном  иссушении  оточвы,  важно  определять
содержание  влаги  в  кор  необитаем  ом  слое  почвы.  Запас  влаги,
или  остаточ»ная  влажность,  в  этот  ‘период  дает  «близкое  представ¬
ление  о  величине  влажности  устойчивого  завядания  в  этих  слоях
почвы.
 Важной  стороной  изучения  влажности  почвы  является  пре¬
дельная  повторность  определений.  Поверхностные  слои  почвы
обладают  весьма  большой  пестротой  влажности.  Для  этого
имеются  свои  причины.  Пахотные  земли  приобретают  пестроту
вследствие  погрешностей  в  механической  их  обработке.  Осо¬
бенно  резко  это  выступает  на  подзолистых  почвах,  у  которых
на  поверхность  пашни  нередко  вывернуты  подпахотные  слои  и
лочва  пахотного  слоя  чередуется  с  почвой  из  подзолистого  и
иллювиального  горизонтов.
 Плохое  качество  пахоты  часто  приводит  к  возникновению
микрорельефа  на  поверхности  пашни  и  связанной  с  этим  пе¬
строты  в  распределении  по  площади  органических  удобрений  и
растительных  остатков.  Часто  сильная  трещиноватость  почвы
ведет  к  неравномерному  распределению  воды.  Пестротой  в  рас¬
пределении  влаги  обладают  также  почвы,  занимающие  разное
положение  по  склону.  Значительную  пестроту  в  микрорельеф  и,
следовательно,  во  влажность  почвы  вносит  выпас  скота.  По¬
этому  изучение  влажности  в  одной  точке  данной  площадки  мо¬
жет  дать  весьма  искаженное  представление  о  влагосодержании
почвы.
 Как  правило,  в  поверхностных  слоях  почвы  приходится  вести
•определение  с  большей  повторностью,  в  более  глубоких  же  слоях
можно  ограничиться  меньшим  числом  повторений.  Обычно  иссле¬
дование  ведут  в  3—5-кратной  повторности  в  слоях  почвы
до  60  см,  и  2—3-кратной  —  в  нижележащих.
 Особенно  сложно  многократное  бурение  (с  целью  взятия
образцов)  для  определения  влажности  на  делянках  или  площад¬
 258

ках  малых  размеров.  В  этих  случаях  следует  точно  спланировать
все  скважины  по  срокам  с  тем,  чтобы  в  каждый  срок  иметь  воз¬
можности  характеризовать  распределение  почвенной  влаги.  При
угом  следует  также  учесть  особенности  макро-,  мезо-  и  микро¬
рельефа  площадки.
 Электрические  и  тензиометрические  методы  определения
влажности  и  динамики  влажности  в  почве.  Рассмотренные  ме¬
тодические  вопросы  изучения  влажности  почвы  не  коснулись,
пожалуй,  самого  главного  —  самих  методов  определения  содер¬
жания  влаги  в  почве.  Ясно,  что  для  этой  цели  идеальным  был  бы
датчик,  который,  будучи  раз  установленным  в  почву,  давал  бы
возможность  определять  влагосодержание  в  ней  в  данной  точке,
а  также  изменение  влажности  во  времени.  Такие  приборы  пред¬
ложены  различными  авторами,  но  до  сих  пор  не  получили  рас¬
пространения  вследствие  недостаточной  чувствительности  прибо¬
ров,  точности  и  стабильности  показаний.  Значительный  интерес
представляет  метод  блоков.  По  существу,  это  метод  определения
влажности  по  электропроводности  не  самой  почвы  или  ее  ра¬
створа,  а  промежуточного  тела,  введенного  в  почву  и  находя¬
щегося  по  влажности  в  равновесном  состоянии  с  окружающей
почвой.  Г.  Боюкос  предложил  применять  для  этого  колонки,  или
блоки,  из  гипса,  в  которых  находятся  электроды  с  проводами,
выведенными  на  поверхность  почвы  к  измерительному  прибору.
 Метод  гипсовых  блоков  был  затем  разработан  В.  П.  Остап-
чиком.  Предложенные  им  блоки  с  фиксированными  внутри  них
лужеными  медными  электродами  сечением  6  мм2  имели  раз¬
меры  15  X  20  X  50  мм  и  -были  изготовлены  из  химически  чистого
гипса  Блоки  помещают  в  почве  на  нужную  глубину  и  обеспе¬
чивают  им  хороший  контакт  с  почвой.  Измерительная  часть  при¬
бора  представлена  соответствующей  электромостовой  схемой,
которая  иногда  может  заменяться  омметром  (в  последнем  слу¬
чае  измеряется  электросопротивление).  Необходимо  отметить
высокую  инерционность  метода.  Равновесное  состояние  между
влажностью  почвы  и  блоков  наступает  сравнительно  медленно,
особенно  сразу  после  установления  блоков  в  почву.
 Метод  гипсовых  блоков  даже  при  детальной  безупречной  раз¬
работке  техники  его  применения  не  может  быть  признан  идеаль¬
ным.  Он  работает  удовлетворительно  при  сравнительно  высокой
влажности  и  значительно  хуже  при  бодее  низких  влажностях,
когда  подвижность  почвенной  влаги  резко  снижается.  Кроме
того,  метод  гипсовых  блоков  неприменим  в  засоленных  почвах
вследствие  попадания  в  гипсовый  блок  некоторого  количества
солей,  а  это  сразу  же  сказывается  на  величине  измеряемой  элек¬
тропроводности.
 В  настоящее  время  предпринимаются  попытки  улучшить  этот
метод  путем  добавок  различных  материалов  к  гипсу,  в  частности
нейлона  и  некоторых  других,  а  также  вносятся  предложения  об
использовании  блоков  из  чистого  нейлона,  стеклянной  ваты  и  др.
 259

Эти  методы  должны  быть  перспективными,  а  дальнейшее  усо¬
вершенствование  их  может  привести  к  созданию  совершенного
метода  определения  влажности  почвы  и  ее  динамики.  .
 Из  других  методов  определения  влажности  почвы  без  выемки
образца  можно  назвать  метод  электроемкости,  еще  в  тридцатых
.годах  предложенный  Б.  П.  Александровым  и  состоящий  в  том,
что  измеряется  изменение  емкости  конденсатора,  заполняемого
почвой.  В  методе  использован  резонанс  напряжения,  не  завися¬
щий  от  количества  и  качества  солей  в  почве.  Над  его  усовершен¬
ствованием  работают  в  настоящее  время.
 Значительный  интерес  представляет  тензиометрический  метод
определения  влажности  почвы,  принцип  которого  был  обоснован
еще  в  20-х  годах  В.  Г.  Корневым.  Описание  этого  метода  мы
приводим  по  К.  Н.  Шишкову,  которому  принадлежит  детальная
разработка  конструкции  установки  для  наблюдения  за  динами¬
кой  влажности  почвы  в  корнеобитаемом  слое.  Прибор  простой
по  конструкции,  надежный  в  работе,  позволяющий  получать  ин¬
тересующие  данные  непосредственно  в  поле.  Он  состоит  из  сле¬
дующих  частей:  1)  керамического  фильтра  с  диаметром  пор
I—1,5  мк,  обеспечивающего  вакуум-устойчивость  при  разреже¬
ниях  до  1  атм;  2)  латунной  или  медной  трубки  с  внутренним
диаметром  8—12  мм,  служащей  для  соединения  фильтра  со
стеклянным  баллоном  (длина  трубки  определяется  глубиной
установки  тензиометра  в  почве);  3)  стеклянного  баллона  (воз-
духоуловителя)  высотой  100  мм,  диаметром  24  мм,  имеющего
вверху  отверстие  для  заполнения  прибора  водой  и  выпускания
воздуха,  которое  закрывается  пробкой;  в  нижней  части  баллона
имеются  два  отростка  для  соединения  с  металлической  трубкой
■и  манометром;  4)  ртутного  (/-образного  манометра  из  стеклян¬
ной  трубки  с  внутренним  диаметром  1,5  мм.  На  шкале  мано¬
метра  нанесены  деления  через  1  мм.
 Прибор  заполняют  водой,  керамический  фильтр  помещают  в
яочву  и  приводят  в  тесное  соприкосновение  с  последней.  В  этот
момент  вода  из  прибора  начинает  через  поры  фильтра  поступать
в  почву.  Всасывание  воды  почвой  продолжается  до  тех  пор,
лока  установится  равновесие  между  величиной  всасывающего
давления  почвы  и  отрицательным  давлением  внутри  прибора.
Последнее  может  быть  определено  по  показанию  ртутного  мано¬
метра.
 Для  перехода  от  показаний  прибора  к  значениям  влажности
отсчеты  всасывающего  давления  почвы  по  манометру  тари¬
руются  с  эквивалентными  величинами  влажности.  Последние
определяют  весовым  методом.  Градуировка  прибора  офор¬
мляется  в  виде  кривых  зависимости  между  отрицательным  дав¬
лением  и  влажностью.  Для  этого  на  оси  х  откладывают  вели¬
чины  отрицательного  давления  (в  см  рт.  ст.),  а  по  оси  у—Вв,
т.  е.  влажность  почвы  в  процентах  к  весу  абсолютно  сухой
почвы.  Имея  эти  кривые  и  определив  в  полевых  условиях  вели¬
 260

чину  возникшего  вакуума  в  манометре,  устанавливают  абсолют¬
ную  влажность  почвы.
 По  свидетельству  А.  А.  Роде,  приборы  такого  типа  работают
безотказно  при  высоких  влажностях  почвы  (от  полной  до  по¬
левой  влагоемкости).  При  низкой  влажности  вследствие  неболь¬
шой  подвижности  влаги  прибор  становится  менее  точным.  Кроме
того,  на  точности  прибора  может  отражаться  явление  капилляр¬
ного  гистерезиса,  что  ведет  к  существенным  ошибкам.  Упомяну¬
тые  погрешности  служат  причиной  недостаточного  распростра¬
нения  тензиометров,  хотя  введение  их  в  практику  исследований
в  области  физики  почв  могло  бы  обеспечить  получение  не  только
данных  о  динамике  влажности  почвы,  но  и  представление  о  ха¬
рактере  и  величине  сил  всасывания  влаги  данной  почвы.
 Радиоактивные  методы  определения  влажности  почв.  Новые
возможности  в  методике  определения  влажности  в  почве  от¬
крыла  ядерная  физика.  Первым  был  предложен  гаммаскопиче¬
ский  метод  определения  содержания  влаги  в  почве  (А.  И.  Дани¬
лин).  Этот  метод  анализировался  рядом  исследователей.  Идея
метода  состоит  в  том,  что  если  между  источником  гамма-излу¬
чения,  например  Со60,  и  счетчиком  гамма-частиц  поместить
объем  влажной  почвы,  то  интенсивность  гамма-лучей  будет
ослабляться  за  счет  масс  почвенных  частиц  и  содержащейся  в
ней  воды.  Если  считать  массу  твердой  фазы  почвы  неизменной,
то  ослабление  интенсивности  гамма-излучения  взятого  источника
будет  происходить  соответственно  массе  влаги  в  почве.  Чем
больше  в  просвечиваемом  слое  почвы  влаги,  тем  сильнее  погло¬
щается  излучение.  Именно  это  обстоятельство  открыло  реаль¬
ную  возможность  изучения  гаммаскопическйм  методом  не  только
запасов  влаги  в  почве,  но  и  динамики  влажности  в  ней,  что  очень
важно  для  самых  разнообразных  целей.
 Важно  также  отметить,  что  метод  не  зависит  от  фазового
состояния  воды,  т.  е.  он  позволяет  определять  всю  влагу  в  виде
жидкости,  льда  и  пара.  Измерения  производятся  в  одних  и  тех
же  слоях  почвы,  что  устраняет  ошибки  в  определении  влаж¬
ности,  возникающие  вследствие  пестроты  неравномерного  рас¬
пределения  влаги  в  почвенных  слоях.
 Применяемый  в  качестве  источника  гамма-лучей  Со60  актив¬
ностью  4—6  мг-экв  радия  позволяет  просвечивать  слои  мине¬
ральных  почв  в  30—40  см.  Автор  предлагает  различную  технику
применения  гаммаскопического  метода.  В  одних  случаях  преду¬
сматривается  помещение  цилиндрического  свинцового  контей-
пера-коллиматора  на  дно  наклонной  скважины.  В  контейнере
имеется  боковое  отверстие,  сделанное  с  учетом  угла  наклона
скилжпиы  и  с  осевым  отверстием.  В  осевое  отверстие  вставлена
и  чмкреплеиа  тонкостенная  металлическая  трубочка  диаметром
5-  7  мм.  Скважина  забивается  землей.  Гамма-излучатель  укреп-
лшчш  и  ;i  конце  металлического  прута  диаметром  4—5  мм  и
пиодшем  и  коитейнер-коллиматор  по  трубке  лишь  на  время  из¬
 261

мерения.  Счетчик  размещают  на  поверхности  почвы  над  пучком
гамма-лучей  всегда  в  одном  и  том  же  месте.
 Расчет  количественных  изменений  влажности  каждый  раз  ве¬
дется  по  следующей  формуле:
 ^нво
 где:  ДW—количество  прибавившейся  или  убавившейся  влаги
(в  мм),  /0  —  гамма-излучение  в  начальный  момент  времени*
It  —  гамма-излучение  в  момент  f,  |ынао—линейный  коэффи¬
циент  ослабления  излучения,  не  зависящий  от  характера  почвы.
 Абсолютный  же  запас  влаги  в  почве  определяют  по  формуле:
 W=  Wq+Ш  мм,
 где  W0  —  исходный  запас  влаги  в  изучаемом  слое  почвы.  Коэф¬
фициент  |ыйао  приближенно  равен  0,040  смгх.
 Такова  методика  определения  запаса  влаги  в  вертикальном
слое  почвы,  скажем,  от  0  до  40  см.  Для  того  чтобы  определить
запасы  влаги  в  почве  исследуемого  горизонта,  т.  е.  в  горизон¬
тально  расположенных  слоях,  авторы  предлагают  другую  мето¬
дику,  сущность  которой  заключается  в  том,  что  счетчик  распо¬
лагают  на  той  же  глубине,  что  и  источник  излучения,  и  на  точно
известном  расстоянии  от  источника  по  горизонтали.
 На  основании  большого  экспериментального  материала
А.  И.  Данилин  определил  точность  гаммаскопического  метода
измерений  влажности  почвы.
 На  основании  этих  данных  он  делает  заключение  о  том,  что
по  точности  измерения  влажности  гаммаскопический  метод  не
уступает  весовому.
 Попутно  отметим,  что  гаммаскопический  метод  позволяет
установить  запас  влаги  в  снежном  покрове,  который  обычна
определяется  весовым  снегомером.  Для  этих  целей  в  снег  вво¬
дится  стержень,  на  конце  которого  находится  гамма-излучатель,
а  над  ним  счетчик.  По  нанесенным  на  стержень  делениям  одно¬
временно  определяется  глубина  снежного  покрова.
 В  30-х  годах  академик  А.  Ф.  Иоффе  высказал  мысль  о  воз¬
можности  применения  нейтронного  метода  для  определения  со¬
держания  воды  в  почве  и  в  некоторых  других  дисперсных  телах.
Этот  метод  основан  на  замедлении  нейтронов  при  их  столкнове¬
нии  с  атомами  водорода.  Так  как  количество  таких  столкнове¬
ний  пропорционально  содержанию  атомов  водорода  в  системе,
то  и  замедление  пропорционально  этой  величине.  В  почве  боль¬
шая  часть  водорода  относится  к  воде,  а  изменение  количества
атомов  водорода  за  короткий  промежуток  времени  происходит
почти  целиком  за  счет  водорода  воды.  Поэтому  метод  замедле¬
ния  нейтронов  может  стать  основой  для  изучения  содержания,
а  в  особенности  динамики  влажности  в  почве.
 262

В  литературе  описаны  многочисленные  варианты  нейтронного
метода  определения  влажности.  Наиболее  обстоятельные  иссле¬
дования  выполнил  В.  А.  Емельянов,  который  по  праву  считается
ведущим  экспериментатором  по  нейтронному  и  гаммаскопиче¬
скому  методам  определения  плотности  почвы.  В  качестве  дат¬
чика  устройства  автор  предложил  гильзу  диаметром  2,5—3,5  см
и  высотой  20—26  см,  которую  вводят  в  буровую  скважину.
Внизу  нейтронного  влагомера  находится  источник  быстрых  ней¬
тронов  (полониево-бериллиевый)  активностью  около  5  милли¬
кюри,  а  вверху  —  детектор  (счетчик)  медленных  нейтронов,  на¬
пример  газоразрядный  самогасящийся  счетчик,  содержащий
нары  фтористого  бора.
 Для  перевода  данных  счетчика  медленных  нейтронов  в  дан¬
ные  влажности  почвы  необходимо  иметь  тарировочную  кри¬
вую.
 Нейтронный  метод  определения  влажности  почв  удооен  тем,
что  пригоден  для  любых  почв.  Однако  точность  определения
влажности  недостаточная.  Вместе  с  тем,  обращение  с  источни¬
ком  быстрых  нейтронов  требует  осторожности.  Поэтому  он  под¬
вергается  постоянному  усовершенствованию.
 А.  Ф.  Чудновский  предложил,  например,  метод,  основанный
на  зависимости  тепловых  характеристик  почвы  от  ее  влажности.
На  основании  этой  зависимости  автор  приходит  к  выводу  о  воз-
можности  определения  влажности  по  термическому  критерию:
в  =  |/  ХСр  ,  где  X  —  теплопроводность,  С  —  удельная  теплоем¬
кость,  р  —  плотность  почвы.
 Из  приведенного  краткого  обзора  методов  изучения  влаж¬
ности  почвы  без  выемки  образца  можно  заключить,  что  в  на¬
стоящее  время  ни  один  из  них  не  доработан  в  такой  степени,
чтобы  рекомендовать  его  для  массового  применения.
 Таким  образом,  и  до  настоящего  времени  практически  един¬
ственным  для  определения  влажности  почвы  является  метод,
заключающийся  во  взятии  образцов  почвы  из  соответствующих
слоев,  их  взвешивания,  высушивания  до  абсолютно  сухого  со¬
стояния  и  нового  взвешивания,  т.  е.  весовой  метод.  Этот  метод
с  полным  основанием  может  быть  признан  абсолютным  и  стан-
дпртпым,  поскольку  все  другие  либо  тарируются,  либо  сравни-
ншотся  с  весовым.
 Наиболее  трудоемкой  операцией  при  определении  влажности
почвы  весовым  методом  является  взятие  нужного  количества
проб  для  анализа.  Выше  мы  рассмотрели  вопрос  о  повторности
и  ип  пя  образцов.  На  основании  сказанного  можно  заключить,
чи)  in  клждого  метрового  слоя  почвы  приходится  брать  по  два
ппр.шы  in  40—50  слоев,  или  всего  до  100  образцов.  Во  многих
1Л\м|.1>1\  бурить  приходится  до  глубины  250—300  см,  т.  е.  брать
дп  1.40  I  ПО  образцов  для  характеристики  одного  поля  или  даже
о/шоп  опытом  делянки.
 203

Для  взятия  образцов  пользуются  бурами  разной  конструкции.
 Тем  или  иным  буром  достают  образец  с  нужной  глубины  и
в  два  алюминиевых  стаканчика  берут  некоторое  количество
почвы  из  этого  образца,  стараясь,  чтобы  вес  сырой  почвы  в  ста¬
канчике  не  превышал  25—30  г.  Стаканчики  с  почвой  плотно  за¬
крывают  крышками  и  как  можно  быстрее  взвешивают  на  весах
с  точностью  до  10  мг.  Вслед  за  этим  стаканчики  помещают  в  су¬
шильный  шкаф  и  высушивают  при  температуре  105°.  Техника
сушки  образцов  и  последующего  их  взвешивания  описана  выше
при  указаниях  по  определению  гигроскопической  влажности
почвы.
 Весовой  метод  является  весьма  трудоемким.  Кроме  бурения,
каждый  образец  требует  3—4-кратного  взвешивания.  Наряду  с
этим  весовой  метод  не  позволяет  получить  результаты  анализа
в  течение  рабочего  дня,  что  затрудняет  его  использование  в  опе¬
ративных  целях.  В  связи  с  этим  «предложены  .приемы  ускорения
сушки.
 А.  Н.  Грабовский  на  основании  большого  экспериментального
материала  доказал,  что  в  почвах  не  наблюдается  сгорания
каких-либо  ее  частей  при  нагревании  до  150—160°  С,  а  процесс
сушки  образца  при  этом  продолжается  не  более  2—2,5  часа.
Такое  предложение  значительно  ускоряет  анализ  и  может  быть
рекомендовано  как  экспресс-метод.
 Известен  также  метод  ускоренной  сушки  почвенных  образцов
инфракрасными  электрическими  лампами.  Подлежащий  высу¬
шиванию  образец  весом  10  г  в  фарфоровой  чашке  ставят  под
лампу,  и  через  7—10  минут  образец  достигает  абсолютно  сухого
состояния.  Накопленные  данные  свидетельствуют  о  том,  что  при
правильном  пользовании  этим  методом  можно  значительна
ускорить  сушку  образца  и  получить  данные  высокой  точности.
Это,  несомненно,  один  из  наиболее  надежных  скоростных  мето¬
дов  сушки  образцов  почвы.  Ускоренные  методы  особенно  ценны
тогда,  когда  требуется  срочно  определить  содержание  влаги  в
псчве  для  производственных  целей.  К  последним,  например,  от¬
носится  определение  момента  наступления  физической  спелости
почвы  для  механической  обработки.  Весной  испарение  влаги  из
верхнего  слоя  почвы  обычно  идет  настолько  быстро,  что  уже  не¬
скольких  часов  бывает  достаточно  для  существенного  иссушения
слоя  почвы  0—5  см.  В  этих  случаях  должны  быть  применены
методы  определения  влажности*  пусть  и  не  очень  точные,  но  не
требующие  много  времени.
 Кроме  описанных  здесь  экспресс-методов,  можно  еще  раз
упомянуть  метод  объемной  усадки,  предложенный  Ф.  Е.  Коля-
севым.
 Сущность  метода  объемной  усадки  заключается  в  том,  чта
уплотняемость  данной  лочвы  'под  влиянием  постоянного  давле¬
ния  пропорциональна  влажности  (почвы.  Метод  описан  в  первой
главе  настоящей  книги.
 264

НЕКОТОРЫЕ  ЗАКОНОМЕРНОСТИ  ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
ВЛАГИ  В  ПОЧВЕ
 Вода  в  почве  практически  находится  в  непрерывном  движе-
иии  вплоть  до  очень  высокой  степени  иссушения.  Движение  поч¬
венной  влаги  происходит  под  влиянием  различных  причин:  по¬
ступления  в  почву  осадков  и  талых  вод  и  потери  воды  на  испа¬
рение;  возникновения  в  почве  градиентов  влажности,  темпера¬
туры,  плотности,  упругости  паров.  Скорость  движения  почвенной
влаги  может  изменяться  в  весьма  широком  интервале  в  зависи¬
мости  от  природы  сил,  обусловливающих  ее  движение.
 Наиболее  высокая  скорость  наблюдается  при  движении  так
называемой  гравитационной  влаги,  стекающей  вниз  под  влия¬
нием  силы  тяжести.  Эта  влага  протекает  по  наиболее  крупным
порам  некапиллярных  размеров.  Трение  воды  о  стенки  пор
сравнительно  невелико  и  мало  тормозит  течение  влаги.
 Необходимо  отметить,  что  представление  о  гравитационной
влаге  является  условным,  так  как  и  вода,  остающаяся  в  почвах
и  грунтах  после  стекания  указанной  влаги,  несомненно,  нахо¬
дится  под  влиянием  силы  тяжести,  хотя  последней  при  пони¬
женной  влажности  недостаточно  для  обеспечения  дальнейшего
нисходящего  тока  воды.
 Как  было  указано  при  рассмотрении  влажности  полевой
влагоемкости,  нисходящий  «поток  гравитационной  влаги  идет  со
скоростью,  описанной  уравнением  Дарси.  В  общем  виде  можно
считать,  что  объем  протекающей  воды  в  единицу  времени  через
единицу  площади  равен  произведению  влагопроводности,  или
коэффициента  фильтрации,  на  градиент  гидравлического  на¬
пора.
 Скорость  нисходящего  инфильтрационного  потока  является
важнейшей  характеристикой  данной  почвы  и  ее  физического  со¬
стояния,  как  было  указано  выше,  и  прежде  всего  ее  механиче¬
ского  состава,  структурного  состояния  и  плотности.  Скоростью
движения  гравитационной  влаги  во  многом  определяется  коли¬
чество  воды,  запасаемой  почвой  при  осадках,  а  также  при  снего¬
таянии  весной.  Если  почва  не  пропускает  влагу  осадков,  то  из¬
быток  влаги  либо  поступает  в  поверхностный  сток,  либо  испа¬
ряется.
 При  изучении  нисходящего  тока  гравитационной  воды  через
почву  следует  различать  стадию  впитывания,  когда  идет  про¬
цесс  заполнения  влагой  свободных  пор  фильтрующей  почвы;
стадию  фильтрации,  когда  вода  протекает  через  поры,  уже  за¬
полненные  водой.  Движение  при  фильтрации  идет  под  влиянием
напора  столба  воды  фильтрующей  толщи.  Момент  перехода  про¬
цесса  впитывания  в  фильтрацию  можно  заметить  пО  началу
лмтскгшия  воды  из  фильтрующего  слоя.
 Существуют  лабораторные  и  полевые  методы  определения
подоирошщаемости  почв.  Некоторые  из  них  мы  приводим  ниже.
 265

Метод  Канараке.  Принцип  метода  основан  на  фильтрации
воды  при  постоянном  градиенте  через  почвенные  образцы  в  не¬
нарушенном  состоянии.
 Для  взятия  образцов  применяют  металлические  цилиндры
диаметром  5  см.  В  нижней  части  цилиндра  (рис.  54)  прикреп¬
ляют  металлическую  сетку  с  фильтровальной  бумагой,  затем
находящуюся  в  цилиндре  почву  насыщают  капиллярно  водой.
На  верхнюю  часть  цилиндра  надевают  кольцо  высотой  1  см.
Чтобы  кольцо  плотно  прилегало  к  цилиндру,  место  их  стыковки
обматывают  липкой  лентой.  Приготовленный  таким  образом
цилиндр  закрепляют  в  штативе.  Над  ним  устанавливают  пере¬
вернутую  бутыль  с  водой.  Бутыль  закрыта  пробкой,  через  кото-
 Рис.  54.  Прибор  Канараке  для  определения  водопроницае¬
мости  почв.
 А  —  общий  вид,  Б  —  детальное  изображение;  1  —  цилиндры  с  почвен¬
ными  образцами  с  ненарушенной  структурой,  2  —  стеклянные  сосуды
для  воды,  3  —  планки  для  укрепления  цилиндров  с  образцами  почв,
 4  —  зажим  для  плотного  крепления  цилиндров,  5  —  штатив,  6  —  мер¬
ный  цилиндр  с  воронкой,  7  —  пробка,  8  —  стеклянная  трубка.  *
 рую  пропущена  стеклянная  трубка  со  скошенным  кольцом.  По¬
дача  воды  из  трубки  отрегулирована  таким  образом,  чтобы  над
почвой,  находящейся  в  цилиндре,  поддерживался  слой  воды  тол¬
щиной  1  см.  В  течение  первого  часа  фильтрации  отсчетов  не
производят.  Затем  под  цилиндр  с  образцом  почвы  устанавли¬
вают  мерный  цилиндр,  накрытый  воронкой  для  предотвращения
испарения,  и  измеряют  количество  воды  Q,  профильтровавшейся
за  5  часов.  Записывают  и  среднюю  температуру  воды  за  эти
5  часов.  Вычисляют  гидравлическую  проводимость  (т.  е.  коэф¬
фициент  фильтрации)  по  формуле  Дарси,  а  температурную  по¬
правку—  по  формуле  Хазена:
 к 	9.*L 	1
 St(H+h)  ’  (0,7  +  0,03)7'  ’
 266

°|°
20-=-  20
 /,0-
 60-
 вс  -
 АО
 .  60
 во
 где:  К—гидравлическая  проводимость  (в  см/сек),  Q  —  коли¬
чество  профильтровавшейся  воды  (в  см3),  Н  —  толщина  слоя
почвы,  S  —  площадь  почвенного  образца  (в  см2),  t  —  время
(в  сек.),  h  —  толщина  слоя  воды,  находящегося  под  »почвой
(в  см),  Т—средняя  температура  воды  за  время  определения
(в  градусах).
 Метод  определения  коэффи¬
циента  фильтрации  при  помощи
трубки  Спецгео  проводится  в  мо¬
нолите  почв  с  ненарушенной
структурой  при  постоянном  гра¬
диенте  напора,  равном  1  (рис.  55).
 Трубка  состоит  из  металличе¬
ского  полого  цилиндра  4  диамет¬
ром  5—6  см  и  высотой  11—12  см,
нижний  край  которого  остро  за¬
точен.  Внизу  цилиндр  имеет
съемное  дырчатое  дно  5,  покры-
.  тое  мелкой  сеткой  6,  а  сверху  он
закрывается  крышкой  3.  В  крыш¬
ку  горлышком  вниз  вставляется
стеклянный  цилиндр  1  объемом
180  мл.
 Из  доставленного  в  лаборато¬
рию  монолита  почвы  среднего  и
тяжелого  механического  состава
вырезают  нужный  для  опыта  бру¬
сок  в  форме  цилиндра.  Для  этого
цилиндр  4  устанавливают  на  по¬
верхности  монолита.  Острым  но¬
жом  постепенно  вырезают  стол¬
бик  почвы,  на  1,0—1,5  лш  больше
внутреннего  диаметра  цилиндра,
при  этом  на  столбик  надевают
цилиндр,  срезая  лишнюю  почву
его  острыми  краями.  Таким  обра¬
зом,  цилиндр  оказывается  запол¬
ненным  почвой  ненарушенного
сложения.  После  этого  нижний
край  монолита  подрезают  вро¬
вень  с  краями  цилиндра  и  наде¬
вают  на  него  дно  и  крышку.
 Цилиндр  с  почвой  ставят  в  батарейную  банку  и  насыщают
почву  водой.  После  этого  цилиндр  с  почвой  ставят  в  штативы  и
закрепляют.  Заполненный  водой  мерный  цилиндр  быстро  опро¬
кидывают  и  устанавливают  в  крышке;  горло  мерного  цилиндра
ставят  на  1—2  мм  выше  почвы.  Вслед  за  этим  начинается  по¬
ступление  воды  в  почву.  Причем  толщина  слоя  воды  над  почвой
 Рис.  55.  Трубки  Спецгео  для  оп¬
ределения  коэффициента  фильт¬
рации.
 1  —  мерный  цилиндр,  2  —  резиновые
прйкладки,  3  —  крышка  цилиндра,
4  —  металлический  цилиндр,  5  —  съем¬
ное  дно,  6  —  мелкая  сетка.
 267

автоматически  поддерживается  в  пределах  1—2  мм.  Как  только
установлен  мерный  цилиндр,  начинается  учет  расхода  воды  в
миллилитрах  через  каждые  1—10  минут.  На  мерном  цилиндре
может  быть  дана  вторая  шкала,  показывающая  отношение  рас¬
хода  воды  к  площади  поперечного  сечения  почвы.
 Таблица  97
 Образец  записи  результатов  определения  скорости
впитывания  (Vur)  и  коэффициента  фильтрации  (К#)
 (почва  —  легкий  суглинок,  напор  воды  2  см)
 Время
 (мнн.)
 Общий
 расход
 воды
 (мл)
 Площадь
попереч¬
ного  сече¬
ния  (см9)
 Расход
воды  через
1  сж*
 (МЛ)
 Скорость
 впитывания.
 коффициент
 фильтрации
 (CMjMUH)
 Впитывание
 3
 60
 20,20
 2,97
 0,990
 10
 98
 20,20
 4,85
 0,485
 14,5
 117
 20,20
 5,79
 0,403
 24,5
 154
 20,20
 7,62
 0,301
 34,5
 182
 20,20
 9,00
 0,262
 49,5
 220
 20,20
 10,90
 0,220
 Фильтрация
 59,5
 224
 20,20
 12,10
 0,189
 99,5
 328
 20,20
 16,30
 0,152
 134,5
 409
 20,20
 20,20
 0,140
 Процесс  наблюдений  и  записи  получаемых  результатов
можно  видеть  из  данных  табл.  97  (по  С.  В.  Астапову).  Для  каж¬
дого  интервала  времени  вычисляют  среднюю  скорость  впиты¬
вания  и  фильтрации  по  формуле:
 Уф  =  -
 St
 где  Q  —  расход  воды  (в  мл)  за  время  t  (в  мин.),  S  —  пло¬
щадь  цилиндра  (в  см2).
 Водопроницаемость  в  разных  почвах  колеблется  в  весьма
широких  пределах.  Н.  А.  Качинский  предложил  следующую
шкалу  для  оценки  водопроницаемости  почвы,  выраженной  в  мил¬
лиметрах  водяного  столба  в  первый  час  цаблюдений  (напор
воды  5  см\  t=  10°С).
 Почва
 Провальная  .  .  ,
Излишне  высокая
Наилучшая.  .  .
Хорошая  ....
 свыше  1000
1000—500
500—100
100—70
 Удовлетвори¬
тельная  .  .  .
Неудовлетвори¬
тельная  .  .
 70—30
30
 268

Приведенные  данные  представляют  большой  интерес.  Однако
не  следует  забывать,  что  показатели  относятся  к  первому  часу
наблюдений.  Важно  знать,  как  эта  характеристика  изменяется
в  последующие  часы,  когда  водопроницаемость  приобретает
равновесную  величину.  Это  дает  возможность  рассмотреть  ха¬
рактер  затухания  водопроницаемости  во  времени,  что,  несом¬
ненно,  связано  со  структурой  почв  и  стабильностью  ее  к  дей¬
ствию  воды.
 При  рассмотрении  плотности  почв  были  приведены  наши
данные  и  результаты  других  авторов  по  изменению  водопрони¬
цаемости  при  уплотнении  почвы.  По  этим  данным  можно  было-
также  заключить,  что  падение  скорости  фильтрации  почвы  зна¬
чительно  более  резко  выражено  на  тяжелых  почвах,  чем  на
легких.
 Таблида  98
 Водопроницаемость  в  зависимости  от  соотношения
микроагрегатов  н  макроагрегатов  в  почве
 Соотношение  между
макроагрегатами  и  микро¬
агрегатами  (пыль)
в  колонках
 Водопрони¬
цаемость
при
//-20  мм
(м  м1  час)
 Соотношение  между
макроагрегатами  и  микро-
агрегатами  (пыль)
в  колонках
 Водопрони¬
цаемость
при
//-20  мм
(мм(час)
 Чистые  агрегаты  .  .
 162,0
 Агр  егаты  +30,7  %
 Агрегаты  4-3,6%  пы¬
 пыли
 6,4
 ли
 96,0
 Агрегаты  +50,7  %
 Агрегаты  +9,2%  пы¬
 пыли
 0,6
 ли
 60,0
 Пыль  110%
 0,084
 Агрегаты  +21,1%
 пыли
 16,6
 Как  видно  из  данных  табл.  98,  большое  значение  для  водо¬
проницаемости  почв  имеет  характер  макроструктуры  (данные-
И.  Б.  Ревута  и  Н.  П.  Поясова).
 Ниже  мы  приводим  данные  П.  А.  Летунова,  С.-  И.  Долговаг
И.  В.  Галкина  по  начальной  скорости  впитывания  воды  и  коэф¬
фициентам  затухания  в  почвах  Заволжья  (табл.  99).
 Как  видно  из  этих  данных,  значения  впитывания  воды  в
почву,  как  это  показали  полевые  исследования,  меняются  глав¬
ным  образам  «год  влиянием  особенностей  механического  состава
и  солонцеватосги  почв.  Значительную  роль  в  величине  началь¬
ной  скорости  впитывания  играет  также  степень  трещиноватости
почвы.  Последняя  резко  выражена  на  солонцах,  и  это  привело
к  сравнительно  высокой  начальной  скорости  впитывания  у  со¬
лонцов.
 Значительный  материал  по  фильтрации  в  дерново-подзоли¬
стых  почвах  получил  И.  С.  Васильев.  В  одной  из  своих  работ
автор  приводит  результаты  исследований  К  в  монолитных  об-
 26»

Таблица  99
 Начальные  скорости  впитывания  воды  и  коэффициенты
затухания  в  почвах  Заволжья
 Почва
 Число
 Начальная  скорость
впитывания  (.мм(мин)
 Коэффициент  затуха¬
нии  (а)
 разре¬
 зов
 среднее
 пределы
 колебаний
 среднее
 пределы
 затухания
 Каштановые  супесчаные  .  .  .
 3
 10,6
 2,0—17,5
 0,34
 0,29—0,41
 Суглинистые  каштановые  .  .
 3
 5,3
 1,5—8,2
 0,21
 0,11—0,30
 Темно-каштановые
 Тяжелосуглинистые  темно-
 3
 11,4
 7,5—14,2
 0,41
 0,37—0,44
 каштановые
 5
 6,4
 3,0—10,5
 0,22
 0,14-0,37
 Солонцеватые
 3
 6,5
 5,1—8,6
 0,32
 0,28—0,35
 Солонцы
 3
 8,4
 1,8—18,0
 0,69
 0,46-0,82
 разцах  мощностью  50  см  и  площадью  доперечиого  сечения
169  см2.  Монолиты  взяты  в  елогвом  лесу.  Почва  (подзолистая
суглинистая.
 Пользуясь  уравнением  Дарси,  автор  отмечает,  что  при  на¬
порном  .градиенте,  равном  1,  коэффициент  фильтрации  приобре¬
тает  размерность  скорости.  Автор  ввел  (понятие  скорости  филь¬
трации:
 где  Ро  —  свободная  пористость.
 Таким  образом,  ,у  автора  наряду  с  коэффициентам  фильтра¬
ции  мы  находим  данные  ото  скорости  фильтрации  (табл.  100).
 Таблица  100
 Величины  коэффициента  и  скорости  фильтрации  в  дерново-среднеподзолистой
 суглинистой  почве
 Глубина
 Почва
 Коэффициент  фильт¬
рации
 Скорость  фильтрации
 (см)
 cMjceic
 cMfcymKu
 см1сек
 cMfcynucu
 0—50
 50—100
 Легкий  суглинок  .  .  .  |
 0,000818
 0,000368
 71,0
31,8
 0,002293
 0,001155
 198.0
 100.0
 100-150
 Опесчаненный  суглинок
 0,000322
 27,8
 0,001011
 93,0
 150-200
 200—250
 Тяжелый  суглинок  .  .  •  |
 0,000092
 0,000072
 8,0
 6,2
 0,000418
 0,000411
 36.0
 35.0
 270

ВЛАГОПРОВОДНОСТЬ  почв
 Измерение  влагопроводности  почв  методом  стационарного
потока  влаги  (по  Долгову).  Металлическая  трубка  с  горизон¬
тальными  щелями  заполняется  испытуемой  (почвой,  устанавли¬
вается  в  ворошу,  тде  с  помощью  idiopeimi  с  Мариотгавым  при¬
способлением  уровень  воды  поддерживается  на  постоянной  вы¬
соте,  «при  которой  смачивается  часть  лочвы  в  -трубке.  Верх
трубки  закрыт  отепленной  камерой,  через  которую  водоструй¬
ным  насосом  протягивается  воздух,  «предварительно  высушен¬
ный  в  сосудах  с  хлористым  кальцием.  Для  .усиления  испарения
поверхность  почвы  в  трубке  'нагревается  лампой.  Таким  обра¬
зом,  осуществляется  постоянный  ток  влаш  ло  поч!венной  ко¬
лонке  снизу  вверх.
 Когда  стационарность  потока  влаги  »в  почвенной  колонке
установится  (о  чем  судят  по  неизменности  расхода  влаги  из
бюретки  в  течение  4—5  последовательных  отсчетов),  трубка  с
почвенной  колонкой  снимается  с  воронки  и  вся  почва  круглыми
пластинчатыми  ножами  через  прорези  в  трубке  разрезается  на
слои.  Почву  из  слоев  переносят  в  сушильные  стаканчики  для
определения  влажности.  Операцию  разрезания  почвы  на  слои
следует  начинать  с  верхней  части  трубки,  а  трубку  все  время
поддерживать  в  вертикальном  положении.
 Вычисление  влагопроводности  почвы  производят  ло  следую¬
щей  схеме:  для  каждого  слоя  почзы  с  определенной  влаж¬
ностью  тем  или  иным  методом  определяют  давление  (почвенной
влаги  (Pi  и  Р2)\  градиент  давления  почвенной  влаги  между  се¬
рединами  двух  смежных  слоев  почвы  (толщиной  h\  и  h2)  рас¬
считывается  по  формуле:
 АР  Л-Я,-  k'tki  2(/>,-/>*)
 Нл  -4-  Ло
 А/ 	о 	hy 	+ 	Л2
 1.
 Бели  скорость  потока  (воды  Q  выражена  в  миллиметрах.вод¬
ного  слоя  в  минуту  (или  в  час),  а  все  величины  градиента  дав¬
ления—  в  сантиметрах  водяного  столба  на  1  см  длины,  то
после  подстановки  соответствующих  (величин  в  уравнение:
 Q  =  KPfjP*  =К  =  -^~,
 Л 	Р\ 		 Ръ
 где:  Q  —  свдрость  передвижения  влаги  в  почве,  ——t—
 градиент  давлений,  или  потенциалов,  а  К  —  влагопроводность
почвы,  и  решения  его  относительно  К  величина  влагапровод-
ности  окажется  выраженной  в  (миллиметрах  ©одного  слоя  в  ми¬
нуту  или  час  при  градиенте  1  см  водяного  столба  на  1  см
почвы  по  направлению  ггока  воды.
 271

Определение  влагопроводности  методом  нестационарного  по¬
тока  влаги  (,по  И.  *И.  Судницину)  -состоит  <в  следующем:  поч¬
венные  образцы  ненарушенного  сложения  (15—20  шт.)  берут
в  металлические  патроны  высотой  6  и  диаметром  4  см.  Через
систему  щелей  в  патронах  можно  разрезать  образцы  на  слой
 0,0—0,5;  0,5—1,5;  1,5—2,5;  2,5—4,0,  и  4,0—6,0  см.  Почвенные
«образцы  капиллярно  насыщают  водой  и  «помещают  в  термостат-
эксикатор  где  они  подсыхают  три  постоянной  температуре  над
евежепрокаленным  хлористым  кальцием,  который  ежесуточно
заменяется.  Ежедневно  один  из  почвенных  образцов  вынимают
из  эксикатора  и  разрезают  на  слои,  ©  которых  определяется
алажность.
 Расчет  влагопроводности  проводят  в  спять  этапов.
 1. 	По  найденным  влажностям  отдельных  слое®  «почвы  вы¬
черчивают  кривые  изменения  влажности  в  процессе  «сушки:  по
•оси  абсцисс  откладывают  время,  a  ino  оси  ординат  —  влажность
почвы  для  каждого  слоя  отдельно  (всего  5  1кривых);  влажность
1ПОЧ1ВЫ  откладывается  .против  сроков  вюкрытия  патронов.
 2. 	По  данным  изменения  влажности  определяют  скорости
перемещения  влаги  через  верхние  границы  отдельных  слоев
яточвы.  До  самого  нижнего  слоя  этот  расчет  заключается  в  ум¬
ножении  изменения  влажности  почвы  в  объемных  процентах
на  толщину  слоя  и  делении  на  время  сушки.  Для  всех  вышеле¬
жащих  слоев  к  (подсчитанной  таким  образом  скорости  потери
влаги  данным  слоем  прибавляется  скорость  потери  влаги  [всеми
нижележащими  слоями  почвы.  По  полученным  данным  строят
график  скорости  передвижения  .влаги  (в  мм  водного  слоя  в  час)
через  верхние  границы  отдельных  слоев  почвы  (Q)  в  течение
всего  опыта,  причем  скорости  движения  откладывают  против
середины  интервалов  времени  между  двумя  вскрытиями  пат¬
ронов.
 3. 	Строят  график  изменения  давления  влаги  для  различных
слоев  почвы  за  весь  период  сушки.  Давление  почвенной  влаги
определяют  на  основании  описанных  методов  и  уравнений.  Ве¬
личины  давлений  откладывают  против  сроков  вскрытия  пат¬
ронов.
 4. 	По  графику  подсчитывают  градиент  давления  почвенной
влаги  (ДР/Д/).  Для  этого  по  графику  определяют  величины
давления  почвенной  влаги  в  различных  слоях  почвы  для  сере¬
дины  интервалов  времени  между  двумя  вскрытиями  патронов
и  -по  этим  величинам  по  приведенной  выше  формуле  с  учетом
толщины  отдельных  слоев  (hi  и  h2)  подсчитывают  градиент  дав¬
ления  почвенной  влаги.  По  полученным  данным  строят  два  гра¬
фика:  для  низких  давлений,  где  величина  градиента  выра¬
жается  в  сантиметрах  водяного  столба  на  1  см  почвы,  и  для
высоких  давлений—(в  атмосферах.  Величины  градиентов  откла¬
дывают  против  середины  интервалов  времени  между  двумя
вскрытиями  (патронов.
 272

5. 	Используя  уравнение  (см.  выше)  то  данньвм  графиков
второго  этапа  Q  и  четвертого  этапа  ДР/Д/,  определяют  влаго-
проводность  почвы  К  для  различных  .•степеней  увлажнения.  Для
высоких  степеней  увлажнения  величина  влагопроводности  (вы¬
ражается  в  «миллиметрах  водного  слоя  при  опадении  ib  1  см  вод.  ст.
на  1  см  шути  водного  истока.  При  низких  степенях  увлажне¬
ния  целесообразно  ©лагоправодность  выражать  в  миллиметрах
водного  слоя  при  градиенте  в  1  атм  на  1  см  пути  водного  по¬
тока.  По  величинам  влагопроводности  <поч!вы  строится  /график
изменения  ее  ib  зависимости  от  влажности  почвы.  Для  этого
на  оси  абсцисс  откладывают  влажность  почвы,  определенную
по  графику  (пер(вого  этапа  раючетов  для  середины  интервалов
времени  между  двумя  вскрытиями  патронов;  по  оси  ординат
откладывают  величину  влагопроводности,  «причем  целесооб¬
разно  -иметь  на  ординате  две  шкалы  —  для  высоких  и  для  низ¬
ких  степеней  увлажнения  почвы.
 Определение  влагопроводности  почв  (по  Нерпину,  Соколов¬
ской  и  Ревуту).  Работы  по  выяснению  закономерностей  пере¬
движения  (Воды  к  корням  растений  немногочисленны.  В  нашем
опыте  ставилась  задача  экспериментально  проследить  за  про¬
цессом  передвижения  жидкой  влаги  в  структурной  почве.  В  этом
случае,  как  известно,  передвижение  идет  от  ком«ка  к  комку  че¬
рез  водные  манжеты,  соединяющие  агрегаты.
 Наш  прибор  (рис.  56)  представляет  собой  круглый  сосуд  иа
органического  стекла.  Диаметр  сосуда  42,7  см,  высота  8  см.
Крышка  сосуда  с  помощью  1болтов  плотно  закрепляется  на  ме¬
таллической  ‘подставке,  па  которой  установлен  сосуд.  Сосуд
имеет  двойное  дно  с  отверстиями  в  верхнем  круге  диаметром
 1 	мм  для  поступления  воды  в  почвенный  образец  из  поддона.
Гнезда  для  фильтров-датчиков,  а  также  сосущего  фильтра
имеют  выход  нар,ужу  через  двойное  дно  сосуда.  Сосущий  фильтр
(бактериальный  -фильтр  ГИКИ  марки  ф-7  типа  5а)  помещен
в  центре  сосуда;  гнезда  для  фильтров-датчиков  расположены
в  5,  10  и  15  см  от  сосущего  ’фильтра  по  четырем  радиальным
направлениям.  Общее  число  фильтров-датчиков  12.
 Фильтры-датчики  прозрачными  полихлорвиниловыми  труб¬
ками  (d=2  мм)  соединены  с  ртутными  манометрами,  изготов¬
ленными  из  барометрических  трубок.
 Стекающую  из  сосущего  фильтра  воду  собирают  в  специ¬
альную  бюретку,  соединенную  с  вакуум-сосудом.
 Образец  почвы  в  воздушно-сухом  состоянии  помещают  на
дно  сосуда,  предварительно  покрытое  фильтровальной  бумагой.
В  двойное  дно  сосуда  подают  воду  для  капиллярного  насыще¬
ния  почёы.  После  насыщения  почвы  воду  из  поддона  сливают
и  избыток  воды  из  почвы  стекает.  Через  15—17  час.  после  ув¬
лажнения  образца  начинают  наблюдения  за  передвижением
воды  в  почве  ik  сосущему  фильтру,  в  котором  последовательно
создавались  различные  разряжения:  0,05;  0,1;  0,2;  0,4  и  0,6  атм.
 273

(гь
 ш=
 р  ”_2
 3
 I'  aL
 7\
 I  1
 Каждое  разрежение  поддерживается  в  фильтре  до  достиже¬
ния  равновесия  с  давлением  б  почвенной  влаге  или,  если  равно¬
весие  не  устанавливалось,  —  до  прекращения  поступления  воды
в  фильтр,  л  осле  чего  в  фильтре  создавалась  новая,  более  высо¬
кая  ступень  разрежения.  По  окончании  отсасывания  влаги  из
образца  определялась  средняя  /влажность.
 Передвижение  влаги  в  агрегатной  почве  рассмат¬
ривается  на  основании  изменения  давления  лочве-нной
влаги  в  процессе  леремещения  ее  к  сосущему  фильтру.
 Ход  изменения  давления  во  времени  представлен
в  виде  изоллет.  На  рис.  57—61  по  оси  абсцисс  отло¬
жено  время  от  начала  отсасывания,  а  по  оси  орди-
 50
 40
 30
 20
 Рис.  56.  Фильтрационный  прибор  Нерпина,  Ревута  и  Соколовской  для  изуче¬
ния  передвижения  влаги  к  зоне  иссушения.
 1  —  сосуд  для  образца,  2  —  крышка,  3  —  фильтр-датчик,  4  —  сосущий  фильтр,  5  —  соеди¬
нительная  трубка,  €  —  манометр,  7  —  бюретка,  8  —  поддон,  9  и  10  —  болты.
 нат  —  расстояние  от  фильтра.  Изоплеты  давления  лроведены
через  5  мм  рт.  ст.  Такие  .изоплеты  имеются  для  каждой  фракции
агрегатов,  для  всех  значений  давлений  отсасывания.
 Экспериментально  установлено,  что  при  влажности  выше
наименьшей  влагоемкости  влага  передвигалась  по  лорам  с  диа¬
метром  выходных  отверстий  300—600  мк  одновременно  из  всего»’
объема  образца.  Изоплеты  давления  для  всех  агрегатных  фрак¬
ций  располагаются  почти  параллельно  на  всем  расстоянии,  где
замерялись  давления  почвенной  влаги.
 274

Рис.  57  Изоплеты  давления  почвенной  влаги,  по¬
лученные  на  установке  Нерпина,  Ревута  и  Соко¬
ловской.  Агрегаты  5—3  мм,  диаметр  выходных
отверстий  пор  300—600  мк,  pF=  1,7.
 сп3
 fOO  час
 Рис.  58.  Изоплеты  давления  почвенной
влаги.  Агрегаты  Z  0,25  мм,  диаметр
выходных  отверстий  пор  300—600  лис,
pF=  1,7.

Различия  в  ходе  изменения  давлений  проявились  для  раз¬
ных  агрегатных  фракций  ©  основном  в  скорости  уменьшения
давлений.  Поступление  воды  (в  фильтр  практически  прекрати¬
лось  после  того,  как  давление  почвенной  влаги  сравнялось
 fmc.  оу.  изоплеты  давления  поч¬
венной  влаги.  Агрегаты  3—2  мм*
диаметр  -выходных  отверстий  «пор
30—15  мк,  pF  z=  2Д
 сю*
 Рис.  60  Изоплеты  давления  почвенной
влаги.  Агрегаты  3—2  мм,  диаметр-  вы¬
ходных  отверстий  при  15—7,5  мк,
pF  =  2,6.
 Время
 Рис.  61.  Изоплеты  давления
почвенной  влаги.  Агрегаты
1—0,5  мм,  диаметр  выходных
отверстий  пор  7,5—5  мк,
pF  =  2,8.
 с  сосущей  силой  фильтра.  При  этом  уравнивание  давлений  на¬
ступало  одновременно  во  всем  объеме  образца.  Только  для  аг¬
регатов  0,5—0,25  мм  не  наблюдалось  такого  {равномерного  пе¬
редвижения  воды  на  разных  расстояниях  от  фильтра  при  отса¬
сывании  воды  'из  пор  с  диаметром  выходных  отверстий  300—
600  мк.  Подтягивание  воды  из  участков,  удаленных  от  сосу¬
щего  фильтра,  шло  значительно  медленнее.  Давления  иочвенной
влаги  ^выравнивались  с  сосущей  силой  фильтра  сначала  на
 276

участках,  расположенных  ближе  к  фильтру,  а  затем  по  мере
подтягивания  (воды  из  дальних  участков  к  (подсушенной  зоне  —
во  всем  образце.
 На  основании  (приведенных  материалов  ‘можно  заключить,
что  вода,  содержащаяся  в  агрегатной  почве  сверх  наименьшей
влагоемкости,  раз(мещается  в  порах  с  диаметрам  выходных  от¬
верстий  более  60—30  мк  и  отсасывается  Ш|ри  небольших  значе¬
ниях  сосущей  силы  с  pF  ^  2,0.  Вода  движется  к  зоне  потреб¬
ления  на  значительном  расстоянии  от  нее.  Скорость  движения
влаги  не  'зависит  от  расстояния.  Движение  .прекращается  при
уравнивании  давлений  с  сосущей  силой  потребителя  вла-ги.
С  уменьшением  степени  (заполнения  пор  скорость  -передвиже¬
ния  воды  в  агрегатной  почве  замедляется  с  увеличением  рас-
стояния  от  зоны  потребления.
 Общее  количество  воды,  которая  может  передвигаться  к  зоне
потребления  в  агрегатной  почве,  достигает  17%  от  запасов
при  наименьшей  влагоемкости  или  30%  от  доступной  для  ра¬
стений  влаги.
 В  распыленной  микроагрегатной  почве  при  влажности,  со¬
ответствующей  НВ,  вода  размещается  в  порах  менее  5  мк,  и
это  обусловливает  слабую  ее  (подвижность,  практически  отсут¬
ствие  .газообмена  и  ряд  других  отрицательных  явлений.
 Таким  образом,  примененный  метод  изучения  влагопровод-
нооги  позволяет  получ-ать  большой  объем  информации  о  пове¬
дении  влаги  в  (почве,  в  том  числе,  например,  и  о  влажности
разрыва  капиллярной  связи.
 В  дальнейшем  авторы  метода  применили  другой  тип  сосуда,,
позволивший  (перейти  к  изучению  (процессов  влатопроводностн
почв  в  зависимости  от  их  (ПЛОТНОСТИ.
 О  СИЛАХ,  УДЕРЖИВАЮЩИХ  В  ПОЧВЕ  ПОДВЕШЕННУЮ  ВЛАГУ
И  ВЫЗЫВАЮЩИХ  ЕЕ  ДВИЖЕНИЕ
 Капиллярные  явления  в  почве.  Как  мы  уже  видели,  после
стекания  гравитационной  влаги  в  почве  остается,  помимо  свя¬
занной  воды,  значительное  количество  влаги.  Последняя  «при*
отсутствии  градиентов  температуры,  (плотности  или  иных  сил,
вызывающих  ее  передвижение,  остается  в  неподвижном  состоя¬
нии  сколько  угодно  долго.  Поскольку  эта  влага  не  опирается
на  слой  грунтовой  воды,  она  находится  в  почве  в  подвешенном
состоянии.  Несомненный  интерес  представляет  вопрос  о  силах,,
обусловливающих  столь  длительное  пребывание  «почвенной
влаги  в  неподвижном  состоянии.  Значительное  место  в  при¬
роде  (подвешенной  влаги  принадлежит  капиллярным  явлениям.
 Под  капиллярными  явлениями  обычно  понимают  явления
физической  «и  химической  «природы  на  поверхности  раздела  раз¬
личных  фаз:  твердой—жидкой,  жидкой—газообразной,  твер¬
дой—жидкой—газообразной.  Несомненно,  большой  интерес

представляют  явления,  связанные  с  подъемом  жидкости  в  уз¬
ких  капиллярных  трубках,  в  'особенности  жидкости,  смачиваю¬
щей  поверхность  трубки.
 Для  того  чтобы  понять  процессы,  обусловливающие  подъем
жидкостей  в  .капиллярных  трубках,  (необходимо  рассмотреть  не¬
которые  процессы  на  поверхности  раздела  двух  фаз  и  прежде
всего  энергетическое  состояние  молекулы  вещества  внутри
объема  жидкости  (воды)  и  на  ее  поверхности,  т.  е.  на  границе
раздела  ©ода—‘воздух.  Молекула  внутри  объема  воды  окружена
со  всех  сторон  подобными  ей  молекулами,  которые  хотя  и  на¬
ходятся  в  хаотическом  тепловом  движении,  но  в  каждый  данный
момент  уравновешивают  рассматриваемую  молекулу.  Поверх¬
ностные  молекулы  находятся  в  совершенно  иных  условиях.  Сво¬
бодная  энергия  поверхностной  молекулы  уравновешивается  лишь
в  той  части,  которая  обращена  в  сторону  жидкости.  Часть  моле¬
кулы,  обращенная  к  воздуху,  энергетически  не  компенсирована.
Отсюда  и  возникает  свободная  энергия,  следовательно,  нали¬
чие  поверхности  раздела  жидкость  —  воздух  всегда  обусловли¬
вает  возникновение  свободной  энергии  этой  поверхности.
 Перекод  системы  в  состояние  с  наименьшей  поверхностной
потенциальной  энергией  совпадает  с  наименьшими  размерами
поверхности  раздела  фаз.  Из  юсех  геометрических  тел,  как  'из¬
вестно,  наименьшей  поверхностью  при  данном  объеме  обладает
сфера.  Действительно,  жидкости  в  воздухе  стремятся  принять
форму  шара.
 Рассмотрим  явления  на  границе  (Жидкости  с  твердым  телом.
 Когда  силы  взаимодействия  между  молекулами  жидкости
и  твердого  тела  больше,  чем  силы  взаимодействия  между  мо¬
лекулами  жидкости,  говорят  о  смачивании  жидкостью  твердого
тела  (краевой  угол  острый).  В  противном  случае  имеет  место
неомачиваеие  жидкостью  твердого  тела  (краевой  угол  'тупой).
Чем  лучше  смачивает  жидкость  тело,  тем  меньше  краевой
угол,  и,  наоборот,  >чем  хуже  она  смачивает  твердое  тело,  тем
больше  краевой  угол.
 В  сосуде  с  большим  диаметром  жидкость  меняет  свою
форму  не  резко:  искривление  поверхности  жидкости  (образо¬
вание  мениска)  хорошо  выражено  только  в  трубках  с  доста¬
точно  малым  диаметром.  Чем  меньше  диаметр  трубки,  тем
меньше  радиус  кривизны  и,  следовательно,  тем  больше  кри¬
визна  мениска.
 Под  изогнутой  поверхностью  жидкости  по  сравнению  с  пло¬
ской  создается  добавочное  давление  (АР),  величина  которого
определяется  из  формулы  Лапласа:
 где:  d  —  коэффициент  поверхностного  натяжения,  Ri  и  R2  —
радиусы  кривизны.
 278

В  случае,  когда  поверхность  жидкости  представляет  собой
часть  сферы,  радиусы  /?i=/?2=/?  и  приведенная  выше  формула
примет  вид:
 АР  =  -
 2а
 Последней  формулой  мы  и  будем  щользоваться.
 Пусть  в  широкий  сосуд  с  водой  погружен  стеклянный  ка¬
пилляр.  Вода  смачивает  стекло,  поэтому  -мениск  в  трубке
вогнутый  (рис.  62).  Под  вогнутой  поверхностью  воды  появится
добавочное  отрицательное  давление.
 Так  как  под  плоской  поверхно¬
стью  воды  в  широком  сосуде
добавочного  давления  нет,  то  вода
поднимается  на  такую  высоту,  при
которой  давление  столба  в  ней  рgh
уравновесит  давление  А  В  момент
равновесия  справедливо  равенство:
 2а
 Рgh
 где  р  —  плотность  воды,  g—  ус¬
корение  силы  тяжести.
 Из  рис.  62  имеем:
 R  =
 Рис.  62.  Схема  подъема
смачивающей  жидкости  в
капиллярной  трубке.
 где  г  —  радиус  капилляра,  О  —
краевой  угол.
 Подставляя  значение  R  в  предыдущую  формулу  и  предпола¬
гая  полное  смачивание  *0*  =  0,  получим:
 h  =  -
 2а
 r?g
 Из  последней  формулы  видно,  что  высота  капиллярного^
подъема  обратно  пропорциональна  радиусу  капилляра:  чем
тоньше  капилляр,  тем  выше  поднимается  столб  воды.  Этот  вы¬
вод  имеет  большое  значение  как  в  почвоведении  и  физике  почв,
так  и  во  многих  смежных  науках,  например  в  грунтоведении,
геологии,  гидрологии,  гидромеханике,  а  главное  в  агрономии,
в  частности  в  земледелии.
 В  табл.  101  приведены  расчетные  данные  П.  В.  Вершинина
и  В.  П.  Константиновой  о  характере  нарастания  капиллярного
подъема  воды  при  уменьшении  радиуса  капиллярной  трубки.
 Из  приведенных  данных  видно,  что  высота  капиллярного
подъема  может  достигать  больших  величин.  Для  капилляров
 279

Таблица  101
 Высота  капиллярного  подъема
воды  h  в  зависимости  от  радиуса
капилляра
 г  (см)
 h  (м)
 г  (см)
 h  (й)
 с  радиусом,  соизмеримым  с
радиусом  коллоидных  частиц,
столб  воды,  уравновешиваю¬
щий  капиллярное  давление,
составляет  десятки  и  даже  сот¬
ни  метров.  Однако  сверх  10  м
капиллярный  подъем  воды
произойти  не  может,  так  как
этой  величине  соответствует  ат¬
мосферное  давление.
 Большое  значение  имеет  не
только  высота  капиллярного
подъема,  но  и  скорость  этого
процесса,  особенно  когда  про¬
цесс  продолжается  несколько  часов  или  дней.
 Скорость  «протекания  воды  через  капилляр  может  быть  опре¬
делена  -по  формуле:
 5
 3
 2
 1
 0,5
 €,25
 10-1
 10~1
 Ю-i
 Ю-i
 10-1
 10-1
 0,003
 0,005
 0,007
 0,015
 0,030
 0,060
 10-2
 10-3
 ю-*
 10“5
 Ю-*5
 10-7
 0,149
 1,490
 14,86
 148,6
 1486,0
 14860
 V  =
 8V
 где  V  —  объем  воды,  протекающей  в  единицу  времени  через
трубку  длиной  1  см,  g  —  ускорение  силы  тяжести,  г  —  радиус
капилляра  (в  см),  т)  —«вязкость  воды.
 Из  -приведенной  формулы  видно,  что  скорость  капиллярного
подъема  воды  в  значительной  стеиени  зависит  от  радиуса  ка¬
пилляра  (г),  а  также  от  вязкости  воды  или,  что  то  же,  от  тем¬
пературы,  при  которой  протекает  процесс  капиллярного  подъ¬
ема.
 Из  сравнения  формул  для  высоты  и  скорости  капиллярного
подъема  воды  можно  видеть,  что  в  то  время,  как'  высота  ка¬
пиллярного  подъема  возрастает  с  уменьшением  радиуса  трубок,
скорость  протекания  при  этом  падает.  Значит,  хотя  потенци¬
ально  вода  может  (подняться  на  наибольшую  высоту  при  наи¬
меньших  радиусах  капилляров,  скорость  процессов  в  таких
трубках  совершенно  -ничтожна,  и  равновесие  давлений  устанав¬
ливается  через  значительный  промежуток  времени.  Дело  в  там,
что  с  уменьшением  радиуса  капилляра  поднимающаяся  вода  ис¬
пытывает  все  большее  трение  о  стенки  трубок.  Слон  молекул
воды  у  стенок  трубки  находятся  в  состоянии  полной  неподвиж¬
ности.
 Вследствие  этого,  по  мере  удаления  от  центра  трубки  к  стен¬
дам  скорость  молекул  движущейся  жидкости  надает.  Следова¬
тельно,  если  радиус  трубок  совсем  мал,  то  центральные  моле¬
кулы  находятся  >под  воздействием  стенок  и  движение  их  сильно
замедленно.
 Из  сказанного  можно  сделать  вывод  о  том,  что  в  крупных
капиллярах  вода  поднимается  быстро,  но  предельная  высота
подъема  сравнительно  невелика.  Наоборот,  в  очень  тонких  ка-
 J28Q

пиллярах  подъем  идет  медленно,  но  «а  очень  значительную  вы¬
соту.
 Капиллярная  влагоемкость.  Мы  рассмотрели  некоторые  яв¬
ления  в  тонких  трубках  и  закономерности,  характерные  для
этих  явлений.  Однако  возникает  вопрос,  какое  отношение  имеют-
капиллярные  явления  к  дисперсным  системам  вообще  и,  в  част¬
ности,  к  почвам?  Нельзя  же  ожидать,  что  >в  почвах  имеют  место
тонкие  трубки  сколько-нибудь  заметной  величины.  И  тем  не
менее,  явления,  характерные  для  тонких  трубок,  имеют  в  почве
весьма  широкое  распространение.  В  этом  можно  убедиться,
поставив  простой  опыт.  В  кристаллизационную  чашку  поме¬
щают  стеклянный  кружок  и  'наливают  воду  в  таком  количестве,
что  она  образует  над  иружком  стекла  тонкий  слой  в  2—3  мм.
На  этот  кружок  устанавливается  трубка  диаметром  3—4  см
из  прозрачного  материала,  почти  доверху  набитая  почвой  или
песком.  Через  несколько  минут  можно  залепить  подъем  воды
в  почве  или  песке,  который  легко  устанавливается  одним  из
следующих  способов:  во-первых,  визуально,  при  наблюдении  за
уровнем  воды  в  чашке,  а  во-вторых,  методом  регистрации  вы¬
соты  увлажненного  слоя  почвы  в  трубке  (по  потемнению
окраски  почвы).  Количественно  капиллярный  подъем  воды  точно
регистрируется  периодическим  взвешиванием  цилиндра  с  поч¬
вой.  Последний  метод  позволит  не  только  установить  само  яв¬
ление  капиллярного  подъема  воды  в  почве,  но  и  выяснить  ос¬
новные  закономерности  этого  подъема.
 Таким  образом,  процессы  капиллярного  подъема  юоды  в  поч¬
ве,  несомненно,  имеют  место  в  почвенной  колонке.  Вся  почвен¬
ная  колонка  выступает  как  своеобразный,  весьма  сложный  ка¬
пилляр.  Вода  в  ней,  как  было  указано  выше,  поднимается  под
действием  добавочного  отрицательного  давления,  образующе¬
гося  под  вогнутыми  менисками,  между  почвенными  частицами
и  агрегатами,  так  как  преобладающая  часть  всей  почвы  со¬
стоит  из  гидрофильных  частиц,  хорошо  смачивающихся  во¬
дой.
 Действие  силовых  полей,  под  влиянием  которых  находится
почвенная  влага  (они  вызываются  твердой  фаеой,  солями,  си¬
лой  тяжести,  внешним  давлением),  может  быть  охарактеризо¬
вано  количественно  через  потенциалы  почвенной  влаги.  Сумма
отдельных  потенциалов  составляет  общий  потенциал.  Численно
капиллярный  потенциал  равен  расстоянию  этой  точки  от  зер¬
кала  воды,  умноженному  на  ускорение  силы  тяжести  g.
 Как  высота,  так  и  скорость  капиллярного  передвижения
воды  полностью  определяется  природой  и  размерами  почвенных
пор,  а  следовательно,  и  размерами  почвенных  частиц,  между
которыми  поры  образуются.  В  связи  с  этим  можно  утверждать,
что  движение  влаги  под  влиянием  менисковых  сил  является
функцией  плотности  почвы,  так  как  с  плотностью  почвы  также
связаны  размеры  пор.
 281-.

Важ.ной  характеристикюй  почвы  является  капиллярная  вла¬
гоемкость,  т.  е.  количество  подпертой  влаги,  которое  может  со¬
держаться  в  почве.
 Наряду  с  хар  актер  истиной  перового  пространства  решаю¬
щую  роль  для  «величины  капиллярной  влагоемкости  имеет  вы¬
сота  слоя  почвы,  в  той  или  иной  степени  насыщенной  водой,
над  уровнем  грунтовых  >вод,  или  мощность  капиллярной  каймы.
 Капиллярная  влагоемкость  может  быть  охарактеризована
кривой  распределения  влаги  от  уровня  грунтовых  вод  до  верх¬
ней  границы  капиллярной  каймы.  На  этом  уровне  влажность
имеет  величину  .полевой  влагоемкости.  Для  снятия  кривой
влажности  от  поверхности  почвы  до  зеркала  воды  необходимо
произвести  бурение  и  взятие  образцов  для  определения  влаж¬
ности  на  всех  слоях  до  почвенно-грунтовых  вод.  Для  проведе¬
ния  этой  работы  следует  выбрать  время  года,  когда  нет  су¬
щественных  колебаний  во  вл  air  ооо  держании  почвенных  слоев  в
результате  значительного  потребления  влаги  из  почвы  или  по¬
ступления  ее  из  осадков  талых  вод.
 На  рис.  63  приведен  ряд  кривых  для  разных  сроков  опреде¬
ления  границы  капиллярной  каймы  и  ее  мощности  для  темно-
цветной  (почвы  западины  под  естественной  растительностью.
Прямой  НВ  показаны  глубины,  где  в  разные  сроки  начинается
полевая,  или  наименьшая,  влагоемкость.  Внизу  показан  уро¬
вень  грунтовых  авод  для  разных  сроков  исследования.  Напри¬
мер,  18/IV  уровень  грунтовых  вод  был  на  глубине  644  см,  а
верхняя  граница  капиллярной  каймы  на  глубине  296  см.  Сле¬
довательно,  мощность  капиллярной  каймы  составляла  348  см.
 Для  других  сроков  наблюдений  мощность  ‘каймы  состав¬
ляла.  17/V  —  324; 	16/VI  —324; 	17/VH 	—  314;  21/VIII  —336;
 4/Х  —  324,  т.  е.  она  колебалась  в  течение  лета  в  очень  незначи¬
тельных  пределах.  Мощность  капиллярной  каймы  и  является
показателем  высоты  капиллярного  подъема  воды.
 Таким  образом,  снятие  кривой  влажности  почвы  от  ее  по¬
верхности  до  зеркала  грунтовых  вод  является  количественным
методом  определения  высоты  капиллярного  подъема  воды,  мощ¬
ности  каймы  и  капиллярной  влагоемкости  отдельных  слоев  поч¬
венно-грунтовой  толщи  в  зависимости  от  высоты  слоя  над  уров¬
нем  грунтовых  (ВОД.
 Наряду  с  количественными  методами  известны  качественно¬
количественные  и  визуальные  методы  установления  верхней
границы  капиллярной  каймы.  Часто  начало  капиллярной  каймы
удается  определить  на  стенке  шурфа  по  потемнению  окраски
почвы  или  породы.
 С.  В.  Астапов  и  С.  И.  Долгов  предложили  для  тех  же  целей
вырыть  шурф,  дно  которого  заведомо  уходит  в  капиллярную
кайму.  Передняя  стенка  шурфа  обращена  на  север.
 Через  1—2  дня  рано  утром  берут  образцы  на  влажность  че¬
рез  каждые  10  см  из  восточной  стенки  шурфа.  Затем  с  той  же
 282

стенки  снимают  слой  10—20  см  почвы  или  грунта  и  из  нее
снова  берут  образцы  »а  влажность.  Полученные  в  обоих  слу¬
чаях  данные  «о  влажности  откладывают  на  миллиметровую  бу¬
магу  и  вычерчивают  кривые  влажности  сверху  донизу.  Должна
 от  объема
 Рис  63  Мощность  капиллярной  каймы  для  темноцветной  почвы
 (по  Роде).
 быть  точка,  ниже  которой  кривые  совпадают.  Эта  точка  соот¬
ветствует  верхней  границе  каймы,  так  как  ниже  ее  влажность,
до  высушивания  стенки  шурфа  и  после  ее  длительного  провет¬
ривания  одинаково  высокая.
 На  основании  сказанного  становится  вполне  понятной  не¬
приемлемость  определения  капиллярной  влагоемкости  в  10-сан-
 283-

тимегфовых  цилиндрах  или  колонках  даже  в  том  случае,  когда
почва  взята  с  ненарушенным  сложением,  так  как  рассматри¬
ваемая  величина  является  функцией  положения  почвенного
слоя  под  уровнем  грунтовой  воды.
 Для  получения  кривой  капиллярности  почвы  в  лаборатор¬
ных  условиях  попользуется  кагшлляриметр  (|рис.  64),  состоя¬
щий  из  фарфоровой  бюхнеровской  воронки  диаметром  7,5  см,
 на  дно  которой  положен  хо-
рошо  размоченный  тонкопори¬
стый  фильтр,  и  присоединенной
к  ней  через  тюльпанообразное
расширение  обычной  бюретки  на
50—100  мл,  из  которой  насосом
откачивают  воздух,  затем  изме¬
ряют  вакуум.  Можно,  например,
для  этих  целей  воспользоваться
насосом  Камовского.  Для  изме¬
рения  вакуума  используют  соче¬
тание  водного  и  ртутного,  а  еще
лучше  металлического  вакуум¬
метра;  водный  позволяет  с  доста¬
точной  точностью  измерить  ва¬
куум  от  0  до  100—150  см  вод.  ст.,
а  ртутный  измеряет  вакуум  до
предельно  возможной  для  данной
установки  степени  разрежения
(обычно  до  0,15—0,10  атм).
 Вся  система  должна  быть  пе¬
ред  измерениями  проверена  на
герметичность  —  максимальный
вакуум  в  приборе  при  закрытых
кранах  должен  поддерживаться
без  дополнительных  откачек  в  те¬
чение  ночи  или  суток.  Чаще  всего
вакуум  нарушается  из-за  высыха¬
ния  фильтра.  Поэтому  при  ис¬
пытании  герметичности  поверх
фильтра  следует  положить  слой
хорошо  смоченной  ваты,  а  всю
воронку  покрыть  стаканом,  на
дно  которого  также  укладывают  слой  смоченной  и  отжатой  ваты.
 Процесс  получения  данных  для  построения  -кривой  капил¬
лярности  состоит  в  следующем:  образец  почвы  или  грунта  не¬
нарушенного  или  «нарушенного  сложения,  взятый  в  металличе¬
ский  цилиндр  подходящего  размера  (обычно  объемом  не  менее
200  смъ)  и  предварительно  капиллярно  насыщенный  влагой,  по¬
мещают  в  воронку  «а  пленку  тонкопористого  фильтра.  Для  соз¬
дания  исходных  условий  опыта  на  почвенный  образец  подают
 64.  Капилляриметр.
 Д  —  воронка  с  тонкопорнстой  мембра¬
ной,  Б  —  бюретка  для  измерения
объема  отсасываемой  из  почвы  во¬
ди,  В  —  манометр  для  измерения  ве¬
личины  отсасывающего  давления.
 284

10—16  мл  дистиллированной  воды  и  оставляют  прибор  до  тех
пор,  пока  часть  поданной  воды  не  стечет  в  бюретку.  Когда
стекание  излишней  воды  в  бюретку  прекратится,  признаком
чего  является  постоянство  объема  воды  в  бюретке  в  течение
3—5  последовательных  отсчетов  через  10—15-гМИнутные  интер¬
валы,  исходное  положение  прибора  можно  считать  достигну¬
тым.  Этому  состоянию  соответствует  отсчет  по  бюретке  Vo,  ну¬
левые  показания  водного  и  ртутного  манометров  (he=0  и
hpm  =  0).  Величина  отсасывающего  давления  h,  соответствую¬
щая  в  этом  случае  половине  давления  водяного  столба,  рав¬
ного  половине  высоты  почвенного  образца,  и  какая-то  степень
увлажнения  (ТРо).  Эти  показания  и  записывают  в  течение  »ceiro
опыта  в  табл.  102.
 Таблица  102
 Схема  записи  результатов  измерения  капиллярности  на  капилляриметре
(высота  почвенного  образца  5  см,  объем  200  см3-,
пахотный  слой  подзолистой  суглинистой  почвы)
 Величины  отсасывающего  давления  (см.  вод.ст.
 -h)
 Показатель
 2,5
 10
 20
 50
 100
 200
 500
 900
 1000
 Показания  водяного  ма¬
нометра  (см  вод.  cm.
h$)  •  -  «
 0,0
 7,5
 17,5
 47,5
 97,5
 Показания  ртутного  ма¬
нометра  (мм  рт.  ст.
 hpm)  •  •
 0,0
 5,5
 13,0
 35,0
 72,0
 145,0
 367,0
 662,0
 736
 Отсчет  по  бюретке
(iсмз,  V)
 81,7
 78,9
 77,7
 74,3
 69,5
 58,7
 38,3
 28,5
 __
 Влажность  почвенного
образца  (%  от  объема
 ПОЧВЫ,  W(^
 42,9
 41,5
 40,9
 39,2
 36,8
 31,4
 21,2
 16,3
 pF  почвенной  влаги
(Lgh)
 0,40
 1,00
 1,30
 1,70
 2,00
 2,30
 2,70
 2,95
 3,00
 Эффективный  радиус
входных  пор  почвы
(мм)
 1,20
 0,30
 0,15
 0,06
 0,03
 0.015
 0,006
 0,0033
 0,003
 Условный  объем  поч¬
венных  пор  (%  от
объема  почвы)  .  .  .
 1,4
 0,6
 1,70
 2,4
 5,4
 10,2
 4,9
 16,3
 —
 В  этой  таблице  три  верхние  строки  определяются  зара¬
нее—  влажность  почвы  измеряется  при  восьми  степенях  разре¬
жения.  Показания  ртутного  манометра  вычисляют  по  формуле:
 Л-2,5
 прт—  13^ 	*10.
 Далее,  после  отсчета  объема  воды  в  бюретке  при  исходном
«состоянии  (Vo~  81,7  см3)  откачкой  воздуха  из  бюретки  соз¬
 285

дают  отсасывающее  давление  в  10  см  вод.  ст.  Убеждаются.,
что  (При  этом  разрежении  вновь  достигнуто  равновесие:  давле¬
ние,  удерживающее  влагу  в  почве,  равно  отсасывающему  дав¬
лению.  При  переходе  от  разрежения  100  см.  вод.  ст.  к  разре¬
жению  в  200  см  отключают  водяной  манометр  и  все  отсчеты
ведут  по  ртутному  вакуумметру.  После  достижения  максималь¬
ного  разрежения  до  впуска  воздуха  снимают  с  фильтра  поч¬
венный  образец  и  определяют  в  нем-  влажность,  выражая  ее  в
объемных  процентах.  Затем  подсчитывают  значения  влажности
для  всех  степеней  разрежения.  Для  этого  разность  объемов  от¬
сосанной  влаги  при  эдвух  последних  разрежениях  (38,3  —  27,5=
=  9,8  см3)  выражают  в  процентах  от  объема  почвы
 (16,3  +  4,9=21,2%)  и  т.  д.  По  полученным  таким  образом  дан¬
ным  можно  получить  кривую,  откладывая  на  оси  абсцисс
влажность  почвы,  а  по  оси  ординат  —  величину  отсасывающего
давления.
 Полученная  кривая  показывает  изменение  величины  капил¬
лярной  влагоемкости  изученного  образца  почвы  после  избыточ¬
ного  увлажнения  в  зависимости  от  его  положения  над  уровнем
грунтовой  воды.  Бели  же  грунтовая  толща  однородна  по  плот¬
ности  и  механическому  составу,  то  эта  кривая  показывает  од¬
новременно  равновесное  распределение  влаги  В  ней  после  обиль¬
ного  увлажнения  и  стекания  всей  гравитационной  влаги.  Од¬
нако  такое  соотношение  остается  в  силе  только  до  влажности,
соответствующей  наименьшей  влагоемкости,  величина  которой
отграничивает  нижнюю  зону  капиллярной  почвенной  влаги  от
верхней  зоны  наименьшей  влагоемиокгт.
 Данными  кривой  капиллярности  можно  пользоваться  также
для  определения  в  образце  объемов  пор  различных  размеров.
При  этом  пользуются  формулой  Жюрема:
 Если  h  выразить  в  сантиметрах,  d  (эффективный  диаметр
почвенных  пор)  в  миллиметрах  и  округлить  0,297,  то  окажется,
 3 	3
 что  h=  —,  a  d=  .  Здесь,  следовательно,  h  —  высота  подня¬
тия  жидкости  в  капиллярной  трубке,  a  d  —  диаметр  входного
отверстия  пор.
 Решающими  факторами  для  высоты  капиллярного  подъема
и  капиллярной  каймы  являются  механический  состав  почвы  и
грунта,  а  также  их  плотность,  определяющие  эффективный  ра¬
диус  пор.
 Например,  высота  капиллярного  поднятия  воды  для  нижне¬
днепровских  песков  редко  бывает  более  70—80  см.
 прибавляют  к  конечной  влажности
 4а  4-72,8 	0,297
 Н~  dg  ~  d-981  ~  d  '
 286

А.  А.  Роде  приводит  данные  ряда  авторов  о  зависимости
высоты  капиллярного  подъема  от  механического  состава  почсвы
и  -грунта.  Из  этих  данных  видно,  что  даже  для  «пород  одного
механического  состава  высота  капиллярного  -подъема  может
колебаться  я  широких  лределах.
 Например,  высота  капиллярного  поднятия  лёссовидного  су¬
глинка  Барабинской  низменности  (Убинская)  составляет  170  см,
Украинской  ССР  (Орлянюк)—260,  Московской  области  (Се¬
ребряные  Пруды)—150,  Западно-Казахстанского  края  (Джа-
нибек)  под  солонцом  —  250,  под  темноцветной  почвой  запа¬
дин  —  295,  под  большой  ладиной  —  355  см.
 В  разнообразии  высот  капиллярного  поднятия  в  приведен¬
ных  примерах  важную  роль  играют  различия  в  плотности
почвы,  а  следовательно,  и  в  эффективных  радиусах  пор.  Ка¬
пиллярные  явления  в  почве,  в  частности  подъем  воды  из  .грун¬
товых  вод  до  кор  необитаемого  слоя  или  до  слоя,  из  которого
вода  может  передвигаться  к  зоне  корневого  иссушения,  яв¬
ляются  важной  составной  частью  [водного  режима  по-чвы  и  ра¬
стений.  Имеющиеся  по  этому  вопроюу  данные  свидетельствуют
о  том,  что  скорость  процесса  капиллярного  поднятия  воды  во
многих  случаях  такова,  что  обеспечивает  покрытие  расхода
воды  на  испарение  из  почвы  и  транспирацию  растений.
 Некоторые  стороны  капиллярных  явлений  в  дисперсных  сре¬
дах  удобно  изучать  на  моделях,  состоящих  из  шариков  равных
размеров.  Гаййс  изучал  эти  процессы  на  -модели,  составленной
из  бисера.
 Такого  рода  .модель  создали  М.  К.  Мельникова,  С.  В.  Нер-
пин.  Но  у  них  шарики  были  .металлическими.  Авторы  показали,
что  вокруг  точек  контактироваиия  шариков  образуются  коль¬
цевые  мениски,  манжеты,  или  стыковая  вода,  которая  удержи¬
вается  капиллярными  («менисковыми)  силами.  В  дальнейшем
эти  же  авторы  создали  колонку  из  хорошо  отсеянных  песча¬
ных  частиц  размером  1  мм  и  сфотографировали  состояние
воды.  Оказалось,  что  вода  распределена  в  стыках  частиц  и  об¬
разует  вокруг  них  своеобразные  манжеты.
 Механизм  удержания  воды  вокруг  точек  соприкосновения
частиц  наглядно  показан  на  схеме  (рис.  65)  А.  А.  Роде.
 В  крупнозернистых  песках,  где  удельная  поверхность  не¬
значительна,  при  полевой  влагоемкости  вся  во'да  находиися
в  стыках  между  частицами.  Адсорбированная  и  пленочная  вода
в  этом  случае  существенного  значения  не  имеет.
 Поэтому  А.  А.  Роде  предложил  для  крупных  песков  под
нолевой  влагоемкостью  понимать  наибольшее  количество,  сты¬
ковой  воды,  которое  может  удерживаться  в  почве.  Чтобы  пред¬
ставить  себе  состояние  воды  в  почве  при  высоком  ее  увлажне¬
нии,  следует  вспомнить  явления,  имеющие  место  в  четочных
капиллярах  (рис.  66).  Они  состоят  в  том,  что  первые  капли
поды,  поданные  в  расширенную  часть  капилляра,  стремятся  в
 287

узкий  лерехват  четки,  так  как  мениск  имеет  здесь  большую
кривизну  и,  следовательно,  меньшее  добавочное  давление.  В  эту
сторону  и  двигается  вода.  Дальнейшее  добавление  воды  ведет
к  нарастанию  столба  воды,  который  будет  удерживаться  до
тех  лор,  пока  гидростатическое  давление  не  станет  равным  раз¬
ности  поверхностных  давлений  верхнего  и  нижнего  менисков.
В  этот  мо»мент  вода  начнет  стекать  и  сможет  остановиться
только  в  самых  уз-ких  перехватах  четоэдного  столба.  Воду,  удер¬
живаемую  таким  механизмом,  А.  А.  Роде  называет  капиллярно-
подвешенной.
 Второй  случай  капилляр¬
но-подвешенной  влаги  мож¬
но  рассмотреть  на  примере
удержания  влаги  в  верхнем
слое  однородного  по  меха¬
ническому  составу  грунта
суглинистого  и  глинистого
составов  при  условии  отсут¬
ствия  сквозного  промачива-
ния,  когда  нижележащие
слои  содержат  влаги  мень¬
ше,  чем  полевая  влагоем-
 Рис  65  Схема  стыковой
влаги  между  двумя  ша¬
рообразными  частицами
(по  Роде),
 Рис.  66  Схема  капиллярно-
подвешенной  воды  в  неточ¬
ных  капиллярах.
 кость.  Влажность  является  однородной  и  в  промоченном  слое
колеблется  в  пределах  полевой  влагоемкости.  Состояние  этой
влаги  можно  понять,  если  учесть  физическую  природу  воды
в  такой  системе.  Если  продолжить  рассмотрение  схемы  че-
точных  капилляров,  то  легко  видеть,  что  в  наиболее  узких
частях  этих  четок  вся  вода  находится  под  действием  поверх¬
ностных  сил  почвенных  частиц;  иными  словами,  вода  здесь
находится  в  адсорбированном  состоянии  или  в  виде  пленок.
В  больших  порах  или  в  данном  случае  в  расширенной  части
четок  лишь  часть  воды  находится  в  виде  адсорбционных
•пленок.
 Таким  образом,  в  наиболее  тонких  порах  или  в  наиболее  тон¬
кой  части  более  крупных  пор  создаются  своеобразные  «проб¬
ки»  из  пленочной  воды,  которые  удерживают  не  весь  гидро¬
статический  столб  воды  расположенного  над  ней  слоя  .поч©о-
 288

грунта,  а  лишь  ту  часть,  которая  «находится  в  расширениях
мор  непосредственно  над  этими  пробка-ми.  Поэтому  влагу  в  ло-
1обньих  системах  можно  именовать  пленочно-подвешенной.  Она
возникает  в  тонкодисперсных  грунтах  с  преобладанием  частиц
 3,01  мм.  Такие  почвы  и  грунты  широко  распространены  на
юрритории  нашей  страны  и,  несомненно,  играют  решающую
роль  в  земледелии.
 При  всей  логичности  построения  схемы  четочного  капилляра
нельзя  все  же  не  отметить  некоторую  внутреннюю  ее  противо¬
речивость.  На  это  обратил  внимание  С.  И.  Долгов,  который  счи¬
тает,  что  если  верно  положение  о  наличии  -пробок  в  тонких  по¬
рах,  то  первая  же  порция  воды,  попавшая  в  перехват  такого
рода  четочной  системы,  должна  прекратить  дальнейшее  поступ¬
ление  в  почву  воды,  чего  в  природе  не  наблюдается.
 Автор  рассматривает  влагу  при  полевой  влагоемкости  как
стыковую,  удерживающуюся  в  почве  менисковыми  силами.  Сле¬
довательно,  С.  И.  Долгов  не  различает  силы,  удерживающие
влагу  в  тонких  и  более  грубозернистых  почвах  и  грунтах.
 Совсем  иные  условия  для  удержания  влаги  складываются
в  сортированных  крупно-  и  среднезернистых  песках  с  почти
одинаковыми  по  размерам  порами.  Здесь  описаны  два  крайних
случая:  йерзый,  когда  увлажнению  подвергается  предвари¬
тельно  сильно  иссушенная  песчаная  толща,  и  второй  —  увлаж¬
нение  толщи  песка  после  стекания  избытка  влаги.  Влажность
является  одинаковой  по  всей  толще  (порядка  2—4%  к  весу
сухопо  леска).  Имению  последний  вариант,  по-видамому,  имеет
наиболее  широкое  распространение  среди  песчаных  почв,  так
как  довольно  редки  случаи  сильного  пересыхания  почвы,  без
которого  неосуществим  первый  вариант.
 При  рассмотрении  природы  сил,  удерживающих  влагу  в  пе¬
сках  с  низким  ее  содержанием,  следует  прежде  всего  отметить
отсутствие  сквозного  промачивания.  Начиная  от  нижней  гра¬
ницы  увлажненного  слоя  и  верхней  части  сухого  слоя  до  самой
поверхности  песка,  в  толще  его  удерживается  значительное  ко¬
личество  воды,  доходящее  до  величины  полной  влагоемкости.
Но  важным  является  тот  факт,  что  достаточно  только  пре¬
взойти  определенную  вел’ичину  водонасыщения,  как  весь  избы¬
ток  влаги  стекает  за  пределы  увлажненного  слоя  и  в  песке
остается  влага  в  количестве,  соответствующем  величине  поле¬
вой  влагоемкости.
 Такая  же  картина  наблюдается  при  стекании  влаги  через
толщу  более  или  менее  увлажненного  песка.  В  данном  случае
имеет  место  типичный  случай  капиллярно-подвешенной  влаги.
Вода  удерживается  над  сухим  слоем  песка  разностью  поверх¬
ностных  давлений  в  менисках  нижних  и  (верхних  поверхностей
капиллярно-подвешенных  водных  тел.
 Явления  подобного  рода  наблюдал  ряд  экспериментаторов:
Д.  Аттерберг,  И.  С.  Васильев,  А.  И.  Иванов  и  др.  Опыты  в  лабо¬
 Ю  Физика  почв
 289

раторных  условиях  для  моделирования  таких  явлений  легко  осу¬
ществляются  и  весьма  наглядны.
 Нами  совместно  с  Н.  Г.  Захаровым  и  JT.  С.  Доценко  прове¬
дены  опыты  в  стеклянных  трубках  высотой  1,5  ж  и  диаметрам
около  40  мм.  Трубки  набивали  воздушно-сухим  пескам  плот¬
ностью  1,66  г/см?  (плотность  песка  в  природных  условиях),
затем  сверху  наливали  воду  в  количествах,  равных  3—25%
объема  трубки.  Для  нижнеднеировских  песков  максимальная
толщина  слоя,  полностью  насыщенного  водой,  не  превышала
25—30  см.  Пр,и  дальнейшем  добавлении  вода  внезапно  стекала
вниз.  Это  свидетельствовало  о  том,  что  вес  образовавшегося
слоя  воды  превысил  разность  капиллярных  давлений.  После
стекания  в  увлажненном  слое  осталась  влага,  равная  величине
полевой  влатоемкости,  т.  е.  стыковая  и  пленочная.
 Таким  образом,  наши  опыты  таиоке  подтвердили  высказан¬
ное  выше  положение  о  природе  сил,  удерживающих  значитель¬
ные  количества  влаги  в  толще  пеша.  Практическое  значение
этого  явления  также  не  подлежит  сомнению.  Прежде  всего,
вода  может  удерживаться  в  почве  после  обильных  дождей,  сле¬
дующих  за  длительным  периодом  засухи.  В  этом  случае  в  верх¬
нем  корнеобитаеодом  слое  песка  может  оставаться  значитель¬
ное  количество  воды.  Этим  явлением  можно  пользоваться  для
осторожного  полива  пересохшего  поверхностного  слоя  песка.
Однако  во  многих  случаях  действие  механизма  удержания
влаги  в  песке  ограничено  вследствие  того,  что  слои  песка  чаще
всего  содержат  более  0,5%  влаги.
 Капиллярно-подвешенная  влага  может  также  встречаться
в  ряде  других  случаев,  например  тогда,  когда  нижняя  поверх¬
ность  промоченного  слоя  граничит  с  воздухом,  т.  е.  на  границе
почва—воздух  (в  крупных  трещинах,  при  наличии  в  грунте
пустот  и  т.  д.);  это  же  наблюдается  в  случаях  удержания  влаги
под  нижней  границей  суглинистых  и  глинистых  пород  при  под-
стилании  их  крупнозернистой  средой.
 А.  А.  Роде  выделяет  особый  случай,  имеющий  место  в  тон¬
козернистых  макроструктурных  средах.  Влажность  в  такой
почве,  равная  толевой  влагоемкости,  обычно  равномерно  сни¬
жается  сверху  вниз  в  пределах  гумусового  горизонта,  что  на¬
блюдается  в  черноземах.  Здесь  решающим  фактором  удержа¬
ния  влаги  является  известная  локальность  ее  внутри  каждого
агрегата,  удерживаемая  разными  силами.  Именно  это  и  соз¬
дает  своеобразный  водный  режим  в  структурных  почвах.
 При  рассмотрении  природы  сил,  удерживающих  воду  внутри
почвенно-грунтовой  толщи  на  уровне  полевой  влагоемкости,
речь,  в  сущности,  шла  о  той  части  влаги,  которая  превышает
влажность  разрыва  капиллярной  связи,  так  как  вся  влага,
представленная  в  почвах  адсорбированной  и  ориентированной,
удерживается  силами  свободной  поверхностной  энергии  почвен¬
ных  частиц.
 29Э

КЛАССИФИКАЦИЯ  ФОРМ  и  состояний
ПОЧВЕННОЙ  ВЛАГИ
 Различные  авторы  приводят  многочисленные  варианты  клас¬
сификации  фор‘м  почвенной  влаги.  В  одних  случаях  речь  идет
и  силах,  удерживающих  влагу  в  почве:  сорбционных,  капилляр¬
ных,  гр  авнгганионных.  Внутри  последних  могут  быть  дополни-
 С  стоянии
 Гидрологические
нонстанты
 Защемленный  воздух-
Полная  Влагоемкость
 Капиллярная  влагоемкость  ^
 Полевая  влагоемкость  е  //'а'Л
Наименьшая  Влагоемкость
 Количества
 растению
 Эк
 Максимальная  молекуляр¬
ная  влагоемкость
Влажность  Временного
завядания
 Влажность  постоянно-
го  завядания
Максимальная  гигроско¬
пичность
Гидросорбционная  спо¬
собность  почвы
 Гидросорбциокная  спо¬
собность  почвы
Нонстанты
Основные
-  Подвижные
 ЭЕ
 Условные
 3 	1--J  ж.  *
 Рыхлосдязам-  ,
ная_8ода_  i
Прочно-
связанная
вода
Твердые
почвенные
частицы
 s  и
 «S'»
 Рис.  67.  Схема  форм  почвенной  влаги
(по  Долгову).
 гелвные  подразделения.  Наряду  с  этим  известны  подразделе¬
ния,  ориентированные  на  доступность  воды  для  растений.  На¬
ряду  с  влажностью  устойчивого  завядания  растений  некоторые
авторы  выделяют  влажность  временного  завядания  растений,
влажность  замедления  роста  растений  или  влажность  опти¬
мального  роста  растений,  а  также  влажность,  недоступную  для
растений,  труднодоступную,  легкодоступную,  избыточную.
 Вместе  с  тем  следует  особо  сказать  о  так  называемых  поч-
пгано-гидролотичееких  константах.  Мы  видели,  что  в  большин¬
стве  случаев  речь  должна  идти  не  о  константах,  а  о  зоне  влаж-
 10*
 291

иости,  характеризующейся  известными  пределами  влэгосодер-
жания;  часто  это  зоны  переходные,  в  области  которых  одни
физические  силы  удержания  влаги  уступают  место  другим.
Вместе  с  тем  можно  согласиться  с  известным  высказыванием
 I
 |1
 65  |
|
Й  S
S  £
«Й  й
 *1
 Влага
в  неподвижном
состоянии
 g  ^  Области  g
§.  §  преобладающего  §
 *
 	100■
 Влияния  сия,
удерживающих  §
 Ьщм. 	т—
 I
 I
 Влага
В  состоянии
движения
 I
 60
 60
 \  чо
 мсв<
 *  I
 20
 'НВпИТ  Ос"
 >г5
I  §
 ХЬ
1  Q
 I  ^
 ВРКХ-Л—
 III
 »
 вз
 МГ
 1  S
Й»
 §  §  Области  преобла-  g
g  §  дающего  участия  t
сия,  под  Влиянием  ^
^  ноторъг  *
^  дается
100
 1
 1
 $
 МАВ+
 «  <з
 Z  о
 Рис.  68.  Подразделение  форм  почвенной  влаги  (по  Роде).
 Почвы  и  грунты  тонкозернистые
 А.  А.  Роде,  что  гидрологическими  константами  следует  считать
точки  на  шкале  влажности  почвы,  при  которых  количественные
изменения  в  подвижности  и  других  ее  свойствах  переходят  в  ка¬
чественные  огличия.
 Ниже  мы  рассмотрим  некоторые  схемы  форм  почвенной
влаги.  В  основу  классификации  почвенной  ©лаги  С.  И.  Долгов
(рис.  67)  положил  принцип  ее  подвшюности.  Переходы  приуро¬
чены  к  тем  областям  увлажнения  почвы,  при  которых  наблю-
 292

чаются  изменения  природы,  скорости  и  форм  передвижения
влаги.
 Как  вцдно  из  приведенной  схемы,  С.  И.  Долгов  предлагает
различать  3  формы  почвенной  влаги:
 1. 	Сорбированная  (связанная,  гидратационная,  пленочная).
Она  удерживается  почвой  под  влиянием  сорбционных  сил
 и, 	следовательно,  удерживается  поверхностными  силами  поч¬
венных  частиц  и  сорбированными  на  поверхности  частиц
ионами.
 2. 	Свободная  («ли  жидкая).  Она  удерживается  и  движется
в  почве  под  преимущественным  влиянием  гравитационных  или
капиллярных  (менисковых)  сил  в  зависимости  от  степени  ва-
полнения  почвенных  тор  водой.
 3. 	Парообразная.  Она  [движется  в  порах  между  (почвенными
частицами  и  агрегатами,  свободными  от  воды  или  занятыми
воздухом,  диффузно  или  .в  потоках  воздуха.
 В  схеме  Долгова  интервал  почвенной  влаги  дифференциро¬
ван  по  доступности  воды  для  растений.  Так,  вода,  удерживае¬
мая  сорбционными  силами,  в  свою  очередь  подразделена  на
дрочно  связанную  и  рыхло  связанную.  В  то  .время  как  первая
ее  часть  (вовсе  'недоступна  для  растений,  рыхло  связанная  вода
относится  к  труднодоступной.  Вода,  находящаяся  под  воздейст¬
вием  капиллярны»  и  (гравитационных  сил,  легкодоступна  для
растений.  В  то  же  время  при  полной  влагоемкости  вода  бы¬
вает  в  избытке,  но  наступает  недостаток  воздуха.
 На  рис.  68  приведена  схема  подразделения  форм  почвенной
влаги  в  тонкозернистых  грунтах,  по  А.  А.  Роде.
 Известны  и  другие  классификации  почвенной  влаги
(А.  Ф.  Лебедева,  Ф.  Е.  Коляшва).  Нет  необходимости  останав¬
ливаться  -подробно  на  их  рассмотрении,  так  :как  в  приведенных
классификациях  С.  И.  Долгова  и  А.  А.  Роде  формы  и  состоя¬
ния  почвенной  влаги  рассмотрены  с  достаточной  обстоятель¬
ностью.
 ПЕРЕДВИЖЕНИЕ  ВЛАГИ  ПРИ  ПОЛЕВОЙ  ВЛАГОЕМКОСТИ
И  БОЛЕЕ  НИЗКИХ  ВЛАЖНОСТЯХ
 Процессы  движения  влаги  рассмотрены  для  случаев  высо¬
кой  степени  увлажнения,  при  .наличии  в  ней  гравитационной
плапи,  а  также  в  почвах  и  грунтах  со  сравнительно  «близким
залеганием  грунтовых  вод,  обеспечивающих  непрерывное  по¬
полнение  воды  в  капиллярной  «айме.  Гравитационная  влага  в
почве  эфемерна,  она  существует  после  поливов,  обильных  осад¬
кой  и  весной  после  снеготаяния.  Далеко  не  для  всех  почв  и
ipyiiTOB  имеет  существенное  практическое  значение  капилляр¬
ный  подъем  воды  (по  крайней  мере,  к  зоне  корневого  иосуше-
иия).  В  преобладающем  числе  случаев  высшей  степенью  увлаж¬
 293

нения  почвы  в  (период  вегетации  является  состояние  полевой
влагоемкости.  Еще  чаще  в  степных  районах  страны  в  почве
наблюдается  содержание  влаги  ниже  величины  полевой  влаго-
 0М.КОСТИ.
 Выше  мы  видели,  (что  в  )слоях  почвы,  лишенных  подтока
влаги  извне  и  расхода  ее  за  счет  оттока  в  соседние  слои  при
полевой  влагоемкости,  влага  'находится  в  равновесном  и  прак¬
тически  ‘неподвижном  состоянии.  Вместе  с  там  «известно,  что
движение  почвенной  злати  лепко  обнаружить  при  (влажности
заметно  более  иизкой,  чем  три  полевой  в  л  агоемкости.  Это  ка¬
жущееся  .противоречие  разрешается  тем,  что  в  корнеобитаемом
и  более  глубоких  слоях  почвы  и  грунта  вседда  существуют  гра¬
диенты  физических  и  других  условий,  под  влиянием  которых
во!да  движется  в  том  шии  ином  направлении  (.градиенты  темпе¬
ратур,  плотности  почвы  и  (др.).
 Наиболее  важное  значение’  для  почвенных  процессов  и  для
жизнедеятельности  растений  имеют  «явления  передвижения  влаги
•в  почве  под  влиянием  «градиента  влажности  (градиент  потен¬
циалов  влаги).  Иссушение  почвы  в  результате  сосущей  силы
корней,  испарения  влаги,  оттока  воды  из  данного  слоя  в  сосед¬
ний  и  притока  ее  из  соседнего  слоя  приводит  не  только  к  изме¬
нению  абсолютного  содержания  ее  (в  почве,  но  и  к  возникно¬
вению  градиентов  влажности  (межщу  данным  и  соседним  участ¬
кам  или  слоем  пачвы.  Процесс  передвижения  влаги  из  слоев
с  большим  влагосодержанием  в  слои  иссушенные  «можно  наблю¬
дать  в  полевых  условиях,,но  1можно  его  демонстрировать  и
в  лабораторное  опыте.
 Если  привести  в  контакт  две  колонки  почвы,  различающиеся
только  по  влагоСодержанию,  то  через  'Некоторое  время  часть
влаги  перейдет  из  влажной  почвы  в  сухую.  Это  легко  устанав¬
ливается  путем  контрольных  ‘взвешиваний  цилиндров,  а  еще
лучше  при  послойном  определении  содержания  влаги  в  почве
двух  цилиндров.
 •Сущность  процесса  и  силы,  обусловливающие  передвижение
влаги,  можно  понять  три  рассмотрении  характера  распределе¬
ния  влаги  в  сухой  и  (влажной  почве.  Все  почвенные  частицы
имеют  на  своей  поверхности  пленки  воды,  толщина  которых
является  функцией  влажности  почвы.  Чем  больше  влаги  в  почве,
тем  большей  толщины  пленки  окружают  частицы.  Основную
роль  при  передвижении  пленочной  влаги  играют  молекулярные
силы.  Вода  перетекает  из  более  толстых  пленок  ж  более  тонким
вследствие  того,  что  последние  находятся  при  большем  давле¬
нии.
 С  другой  стороны,  можно  рассматривать  вопрос  так,  что
в  зависимости  от  влажности  почвы  влага  занимает  более  или
менее  широкую  часть  капилляра.  Во  влажной  почве  ©ода  зани¬
мает  поры  с  большим  ‘диаметром,  чем  в  более  сухой  почве.
Следовательно,  влага  в  сухой  почве  находится  в  порах  или
 294

капиллярах  с  большей  крутизной  менисков,  которые  обладают
большим  добавочным  отрицательным  давлением.  Следова¬
тель™,  вода  будет  (притекать  из  160л  шшх  'лор  в  меньшие  или
из  более  влажной  (почвы  в  ‘более  Сухую.
 Для  количественного  выражения  потока  влаги  при  .малых
.влажностях  можно  привлечь  понятие  о  потенциале  влажности.
При  этом  учитывается,  что  ib  обычной  объемной  воде  потен¬
циал  влажности  равен  нулю,  увеличиваясь  по  мере  перехода
к  сухой  почве.  Ясно,  что  вода  будет  (перетекать  из  слоев  с  ма¬
лым  потенциалом  к  участкам  с  большим  потенциалом.  Если
влажность  в  почве  или  грунте  ниже  величины,  соответствую¬
щей  значению  потенциала  влажности,  при  котором  происходит
переход  от  частичного  к  полному  заполнению  атор  в  грунте,  гго
весь  поток  влаги  может  рассматриваться  как  система,  состоя¬
щая  из  скоплений  влаги  в  стыках  (между  твердыми  частицами
и  тонких  пленок  на  поверхности  частиц,  соединяющих  стыковые
скодления  влаги.  Влагатрово  димость  такой  системы  должна
определяться  размера/ми  и  формами  входящих  вв  нее  элемен¬
тов.
 Следует  отмегить,  что  градиент  влажности  возникает  в  почзве
сразу  же  (после  начала  процесса  испарения  ©лаги,  скажем,  в
верхнем  слое.  Вслед  еа  этим  находи|вшаяСя  в  состоянии  равно¬
весия  влага  соседних  слоев  приходит  в  движение.  Начинается
процесс  высыхания  всей  почвы.  Передвижение  воды  в  поч/ве
под  влиянием  /градиентов  влажности  имеет  важное  значение  в
водоснабжении  растений.  Наряду  ic  движением  корней  в  сто¬
рону  (влажной  почвы  (гидротропизм)  почвенная  влага  передви¬
гается  к  корням,  потому  что  под  влиянием  их  союущей  силы
происходит  заметное  иссушение  участков  почвы,  непосредст¬
венно  или  очень  'близко  прилегающих  к  зоне  корневого  соса¬
ния.  Это  приводит  к  движению  влати  в  сторону  корней.  Осо¬
бенно  велика  роль  процесса  передвижения  влаги  в  почве  под
влиянием  градиента  влажности  в  жизни  молодых  растений.
 По  данньш  американских  авторов,  расстояние,  на  которое
вода  может  двигаться  к  корню,  практически  равно  20—30  см.
Бели  учесть  наличие  у  'большинства  растений  хорошо  развитой
системы  корней,  то  и  подача  воды  на  20—30  см  по  почве  при¬
обретает  важное  значение  в  процессе  водоснабжения  растений.
 Движение  почвенной  влаги  при  цребывании  ее  ib  подвешен¬
ном  состоянии  может  происходить  {при  возникновении  градиен¬
тов  температур.  Как  /будет  показано  ниже,  в  почве  с  большой
систематичностью  возникают  градиенты  температур  вследствие
инерционности  почвы  как  теплопроводника.  В  дневные  часы  ле¬
том  температура  поверхности  почвы  выше,  ночью  она  ниже.  Зи¬
мой,  как  правило,  температура  поверхностного  слоя  ниже,  чем
более  глубоких  слоев.  Градиенты  температур  в  поверхностных
слоях  дюгут  достигать  1—5  град/см,  а  в  глубоких  слоях  заметно
днмилнс.
 295

вода  (30—40°  С)  вполне  приемлема  для  использования  на  уча¬
стках  утепленного  грунта.
 В  еще  большей  степени  целесообразно  применение  термаль¬
ных  вод,  электроэнергии  в  часы,  когда  в  промышленности  в
ней  невелика  потребность,  а  также  в  районах,  где  по  организа¬
ционно-техническим  соображениям  создаются  условия  времен¬
ного  избытка  энергии.
 Таким  образом,  практически  в  распоряжении  сельскохозяй¬
ственных  предприятий,  особенно  пригородных,  при  выращиваник-
растений  имеется  множество  источников  для  регулирования
термических  условий  в  почве  и  приземном  воздухе.
 Эти  возможности  будут  быстро  расширяться  по  мере  роста
промышленности  и  возникновения  новых  производств,  новых
материалов  и  новых  видов  энергетических  ресурсов.

ЛИТЕРАТУРА
 /
 Абрамова  М.  М  Передвижение  воды  в  почве  при-  испаре¬
нии.  Тр.  Почвенного  ин-та  -им.  В.  В.  Докучаева,  т.  11,  1953.
 Абрамова  М.  М,  Большаков  А.  Ф.,  Орешки  на  Н.  С,
Роде  А.  А.  Испарение  из  почвы  подвешенной  влаги.  «Почвоведение»,  №  2Г
1966
 Абросимова  Л.  Н.  Бюлл.  НТИ  по  агрономической  фи¬
зике,  М°  7,  1960
 Агрофизические  приборы  и  автоматические  устройства.  Сб.  тр.
АФИ,  в.  23,  Гидрометеоиздат,  Л,  1968
 Агрофизические  методы  исследования  почв.  Под  ред.  С.  И.  Дол¬
гова.  «Наука»,  М.,  1966.
 Александрова  Л.  Н.  Сб.  «Доклады  советских  почвоведов
к  7  Международному  конгрессу  почвоведов  в  США».  Изд.  АН  СССР,  1960.
 Александров  Б  »П,  Куртенер  А.  В.  Тр.  лаборатории
физики  почв,  в.  2,  1987.
 Алпатьев  А.  М  Влагооборот  культурных  растений.  Гидро-
метеоиздат,  1954.
 Андрианов  П.  И.  Связанная  вода  почв  и  грунтов.  Тр.  Ин-та
мерзлотоведения,  1946.
 Антипов-Каратаев  И.  Н,  Келлерман  В.  В*
Хан  Д  В.  О  почвенном  агрегате  и  методах  его  изучения  Изд.  АН  СССР*
1948.
 Астапов  С. 	В. 	Мелиоративное  почвоведение  (практикум),
 Сельхозгиз,  М,  1958.
 Астапов  С 	В, 	Шишков  К.  Н.  Водный  режим  почв 	при
 орошении 	яровой  .пшеницы 	на 	типичных  и  карбонатных  черноземах. 	Сб.
 «Орошение  сельскохозяйственных  культур»,  т.  1,  изд.  АН  СССР,  1952.
 Атаманюк  А.  К-  Агрономическое  значение  плотности  почвы.
Сб. 	«Вопросы  исследования 	<и  использования  почв  Молдавии». 	Ки¬
 шинев,  1964.
 Ахмедов  К.  С.  Гушгаовые  и  (полимерные  препараты  в  сель¬
ском  хозяйстве.  Изд.  АН  Узб.  QCP,  1961.
 Ахромейко  А.  Структура  почвы.  Сельхозгиз,  М.,  1930.
 Банасевич  Н.  Н.,  Захаров  Н.  Г.  Закрепление  песков  би¬
тумной  эмульсией.  Сб.  тр.  АФИ,  в  й,  ОГИЗ  Сельхозшз,  iM.,  1941.
 Барсуков  Л.  Н.,  Забавсхая  К.  М.  Изменения  условий
плодородия  в  различных  прослойках  пахотного  слоя  в  зависимости  от  об¬
работки.  «Почвоведение»,  №  12,  *1953.
 Барсуков  Л.  Н.,  Забавская  К  М,  Иванова  Т.  И*
Об  агротехнической  роли  отвальной  вспашки.  «Земледелие»,  №  11,  1959.
 Бахтин  П  У.  Сб.  «Вопросы  -агрономической  физики»,  Сель-
козгиз,  М.,  1957.
 Б  а  л  тя  н  К.  И,  Б  а  хти  н  П  У.,  Ди  м  о  В.  Н.,  Хвы  л  я  К.  С.
О  прочности  структуры  пахотного  слоя  'дерново-ягодеалистых  почв  и  о  тео¬
рии  культурной  вспашки.  «Почвоведение»,  №  11,  4951.
 Бахтин  П.  У.  Динамика  физико-механических  свойств  почвы
в  связи  с  ©опросами  ее  обработки.  Тр.  Почвешюго  ин-та  им.  В.  В.  До¬
кучаева,  т.  14,  1954
 Бекаревич  Н.  Е.  К  методике  агрегатного  анализа  почвы.
Тр.  Юбилейной  сессии,  посвященной  100-летию  со  дня  рождения  В.  В.  До¬
кучаева.  Иед.  АН  СССР,  1949.
 357

При  наличии  температурного  градиента  в  менисках  возни¬
кает  градиент  поверхностного  натяжения.  Чем  выше  темпера¬
тура,  ггем  меньше  поверхностное  натяжение.  Движение  влаги
идет  в  сторону  больших  поверхностных  натяжений,  т.  е.  в  на¬
правлении  -более  низких  температур.  Движение  такого  рода  на¬
зывают  термокапиллярньш.
 'Все  данные  о  температурных  градиентах  в  почве  позволяют
ожидать  широкого  распроспранения  процессов  передвижения
влаги  -под  влиянием  этого  фактора.  К  сожалению,  они  очень
мало  изучены  в  лабораторных  условиях  и  почти  не  изучены  в
полевых.
 Поэтому  представляют  большой  интерес  данные  Б.  В.  Деря¬
гина  и  М.  К.  Мельниковой,  исследовавших  явления  термопере¬
носа  влаги  в  плоских  и  круглььх  капиллярах  с  диаметром  или
размером  сторон  от  3  до  300jx.  Авторы  считают,  что  в  данном
случае  следует  изучать  не  крайние  варианты,  (когда  почва  иссу¬
шена  или  полностью  заполнена  водой  и  когда  проходит  перенос
ларов  по  законам  диффузии  или  перетекания  влаги  по  законам
термоосмоса.  Гораздо  больший  интерес  представляют  имеющие
широкое  распространение  в  ‘почве  случаи  частичного  заполне¬
ния  капилляров,  ковда  картина  приобретает  особенно  сложный
характер.
 В  опытах  при  1за!полнении  капилляров  создавали  разрыв  в
столбике  -воды.  За  пузырькам  воздуха,  образующимся  таким
путем,  наблюдали  при  помощи  онулярмикрометра.  Капилляры
после  заполнения  водой  запаивали  с  двух  концов.  В  этих  усло¬
виях  передвижение  пузырьков  воды  ‘возможно  только  благо¬
даря  существованию  между  ним  и  стенками  капилляра  смачи¬
вающей  пленки  воды.  В  пленке  путем  подогрева  одного  из  кон¬
цов  капилляра  создавали  градиент  температуры,  который  и
обусловливал  движение  вода  в  сторону,  противоположную  дви¬
жению  пузырьков.
 В  случае  квадратного  сечения  капилляра  пленка  имеет
всюду  равную  толщину;  в  случае  круглого  сечения  капилляра
.пленка  имеет  фор'му,  определяе1мую  профилем  скоростей.
В  круглых  капиллярах  движение  воды  может  иметь  двоякий
характер.
 Во-первых,  под  влиянием  термоосмотического  скольжения
вдоль  стенки  .капшыгяра  происходит  перемещение  в  сторону
горячего  конца.  Движение  возникает  в  тончайшем  слое  на  гра¬
нице  с  твердой  стенкой,  но  оно  увлекает  за  собой  всю  жид-
koctbv  в  капилляре,  и  профиль  скоростей  в  объеме  воды  имеет
вид,  показанный  на  рис.  69,1.  Этот  способ  движения  назван
термоосмотическим.  Термоосмотический  поток  пропорционален
суммарной  площади  сечения  пор  и  градиенту  температуры.
 Во-вторых,  вследствие  разности  поверхностного  натяжения
на  «горячем»  и  «холодном»  менисках  воздушного  пузырька  в
столбе  жидкости  (в  капиллярах  от  100  до  300ц)  происходит
 296

перемещение  воды,  натравленное  к  холодному  концу  капил¬
ляра.  Профиль  скоростей  этого  движения  изображен  на
рис.  69,2.  Этот  перенос  йоды  в  жидком  виде  авторы  назвали
термокапиллярным.  Скорость  eiro  достигает  0,Э8—0,48  mmImuh
при  градиенте  температур  5  град/см.  Движение  здесь  (Происхо¬
дит  черев  пленку  жидкости  между  стен  мой  капилляра  и  пузырь¬
ком  воздуха.
 Следовательно,  под  влиянием  градиента  температуры  мо¬
жет  происходить  движение  влаги  как  в  сторону  теплого,  так  и
холодного  .конца  капилляра.  Прямым  наблюдением  мы  регист¬
рируем  как  бы  равнодействующую  этих  двух  способов  переноса
влаги:  термоосмотического  и  термокапиллярного.
 Рис.  69.  Профиль  скоростей  в  водной  пленке  при  скольжении
по  твердой  поверхности.
 1  —  термоосмотическое  движение  жидкости,  2  —  термокапиллярный  ток.
 От  исследований  в  капиллярах  авторы  перешли  к  опытам  в
горизонтальных  металлических  трубках  с  почвой,  к  конца-м  ко¬
торых  были  присоединены  массивные  латунные  стержни.  Один
стержень  подвергали  нагреванию,  второй  охлаждению.  Через
стенку  колонки  внутрь  почвы  'были  введены  термопары  для
определения  градиента  температуры.  По  окончании  опыта  ко¬
лонки  разгружали  и  в  почве  послойно  определяли  влажность.
 Во  всех  случаях,  когда  в  лорах  имелась  поверхность  раз¬
дела  вода—воздух,  передвижение  воды  происходило  в  холод¬
ную  сторону.  Количество  передвинувшейся  воды  зависело  от
удельной  поверхности  почвы  и  от  исходной  влажности.  Оно
было  больше  в  тяжелой  почве  я  возрастало  от  влажности,  рав¬
ной  максимальной  гигроскопичности  до  влажности  завядания,
затем  начинало  снижаться.  Следует  отметить,  что  в  закрытых
колонках  накопление  влаги  на  одном  конце  вызывает  обратное
ее  движение  вследствие  возникающего  (градиента  влажности.
Иа  рис.  70  приведены  кривые,  характеризующие  перенос  влаги
при  термакапиллярном  передвижении  влаги  в  почвенных  ко¬
лонках  с  супесчаной  и  суглинистой  .почвой.
 Таким  образом,  данные  Б.  В.  Дерягина  и  М.  К.  Мельниковой
демонстрируют  возможность  термоосмотических  и  термокапил-
лярпых  явлений  в  природных  почвенных  условиях.  Наличие
разниюм  системы  пор,  больших  градиентов  температур  при
средних  количествах  воды-должно  вызывать  одновременно  дво¬
 297

якое  движение  влаги.  Для  примера  следует  привести  широко
известное  явление,  заключающееся  в  некотором  иссушении  поч¬
вы  весенними  утренними  заморозками.  Вследствие  термокапил-
лярного  эффекта,  при  резком  понижении  температуры  в  верх¬
нем  слое  почвы,  начинается  приток  к  поверхности  жидкой  вла¬
ги,  которая  в  дневные  часы  быстро  испаряется.  Это  явление
может  повторяться  многократно.
 ПЕРЕДВИЖЕНИЕ  ВЛАГИ  ПОД  ВЛИЯНИЕМ  ГРАДИЕНТА
ПЛОТНОСТИ  ПОЧВЫ
 Почвенная  влага  передвигается  также  под  влиянием  гради¬
ента  плотности  почвы.  При  этом  влага  из  рыхлого  слоя  с  более
крупными  порами  передвигается  в  уплотненную  почву,  где
 мениски  обладают  меньшими  ра¬
диусами'  кривизны.  Это  явление
можно  наблюдать  в  природе  до¬
вольно  часто.  Достаточно,  напри¬
мер,  хорошо  уплотнить  поверх¬
ность  пашни,  как  сразу  же  нач¬
нется  увлажнение  уплотненного
слоя,  что  обнаруживается  по  по¬
темнению  почвы*.  На  этом  явле¬
нии  основан  широко  применяе¬
мый  агротехнический  прием  при-
катывания  посевов,  обусловлива¬
ющий  не  только  улучшение  кон¬
такта  между  семенем  и  почвой,
но  и  известный  приток  влаги  из
рыхлого  нижнего  слоя  к  уплот¬
ненному  катком  верхнему  слою  и
к  расположенным  в  нем  семенам.  Чтобы  закончить  рассмотрение
процессов  движения  почвенной  влаги  и  факторов,  их  обуслов¬
ливающих,  необходимо  отметить,  что  влага  может  двигаться
от  слоев  с  низкой  или  нормальной  концентрацией  минеральных
солей  к  области  повышенной  концентрации  растворенных  со¬
лей.  Б.  В.  Дерягин  отмечает,  что  если  с  двух  сторон  фильтра
концентрация  растворенных  веществ  окажется  разной,  то  воз¬
никает  капиллярно-осмотический  поток  в  направлении  от
меньшей  •концентрации  к  большей.  Это  явление  в  почвах
засушливых  зон  страны  может  иметь  широкое  распростра¬
нение.
 В  условиях  сухих  степей,  часто  во  всем  корнеобнтаемом
слое,  а  в  средней  полосе  и  даже  на  севере  —  в  верхнем  слое
 *  Следует  учитывать  еще  один  момент  «потемнения  укатанного  слоя
почвы.  Он  состоит  в  том,  что  в  уплотненной  почве  увеличивается  удельное
содержание  влага  в  единице  объема  аЛочовы.
 Рис  70.  Кривые  переноса  влаги
при  термокапиллярном  передви¬
жении  влаги  в  почвенной  колонке.
/  —  супесь,  2  —  суглинок
 298

почвы,  нередко  создаются  условия,  при  которых  передвижение
влаги  в  жидком  виде  почти  прекращается,  хотя  в  почве  содер¬
жится  еще  сравнительно  много  влаги.  При  влажности  разрыва
капилляров  и  ниже  вынос  воды  из  почвы  осуществляется
практически  только  в  парообразном  состоянии.  Движение
паров  происходит  под  влиянием  градиента  упругости  водяных
паров.
 Современные  данные  говорят  о  том,  что  в  сухое  время  года
поверхностный  слой  почвы,  достигающий  иногда  мощности  20  см
и  более,  может  иссушаться  до  влажности  ниже  максимальной
гигроскопической  влажности,  а  относительная  влажность  воз¬
духа  в  этом  слое  почвы  оказывается  ниже  80%.  В  этом  случае
пары  воды  из  более  глубоких  слоев,  где  упругость  водяных  па¬
ров  приближается  к  100%,  будут  направляться  к  по¬
верхности  почвы  и  там  выдуваться  в  приземиый  слой
воздуха.
 Однако  перенос  влаги  в  виде  паров  в  почве  может  происхо¬
дить  не  только  под  влиянием  градиента  упругости  паров,  но  и
под  влиянием  градиента  температур.  В  этом  случае  движение
паров  воды  осуществляется  путем  диффузии  в  сторону  пони¬
жающихся  температур  (уменьшающейся  упругости  насыщения
паров  воды).  Поредвижение  паров  воды  происходит  в  общем
по  тем  же  закономерностям,  которые  наблюдаются  при  диффу¬
зии  газов.  В  этом  случае,  так  же  как  и  при  диффузии  газов,
решающая  роль  принадлежит  активной,  или  свободной,  пори¬
стости,  а  не  общей  пористости  почвы.
 По  исследованиям  А.  М.  Глобуса,  только  в  интервале  влаж¬
ности  от  воздушно-сухой  до  максимальной  гигроскопической,
перенос  влаги  под  влиянием  градиента  температур  при  положи¬
тельных  и  отрицательных  температурах  осуществляется  путем
диффузии  пара.  Автор  допускает  передвижение  влаги  в  резуль¬
тате  многократных  переходов  «жидкость  —  пар  —  жидкость»,
осуществляющемся  в  интервале  влажности  почвы  от  максималь¬
ной  гигроскопической  до  влажности  разрыва  капилляров.  В  по¬
следнем  случае  скорость  передвижения  влаги  может  превышать
скорость  диффузии  в  несколько  раз.
 Интересно  отметить,  что  процесс  термокапиллярного  потока
влаги  при  более  высокой  влажности  почвы  не  может  привести
к  существенному  перераспределению  влаги  вследствие  обрат¬
ного  ее  потока  под  влиянием  возникающего  градиента  влаж¬
ности.  Однако  процесс  приобретает  другой  характер  в  случае
наличия  у  холодного  конца  колонки  фазового  изменения  влаги.
В  этом  случае  замерзание  подтекаюдцей  влаги  приводит  к  не¬
прерывному  ее  переносу.'  В  слое,  контактирующемся  с  мерзлой
ночной  вследствие  вымораживания  влаги,  может  создаваться
пониженная  влажность,  и  в  результате  этого  возникают  условия
для  проянления  термокапиллярного  потока  жидкой  фазы  к
эти  чопе.
 299

Таким  образом,  накопление  влаги  на  границе  мерзлая—та¬
лая  почва,  происхддящее  в  течение  зимнего  периода,  носит  до¬
вольно  сложный  характер.
 Наряду  с  диффузным  передвижением  пара  (удельный  вес
его  ничтожен  в  хорошо  увлажненных  почвах),  может  иметь
место  термокапиллярный  перенос,  достигающий  значительно
большей  интенсивности,  чем  обычная  диффузия  паров.  Замер¬
зание  принесенной  влаги  в  конечном  итоге  является  решающим
фактором  для  конечной  величины  переноса  влаги  за  зиму  из
глубоких  слоев  к  зоне  корневого  сосания.  Именно  в  этих  явле¬
ниях  можнс?  видеть  объяснение  широко  известных  фактов  на¬
копления  влаги  в  пересохшем  слое  почвы  за  морозный  период,
когда  осадков  в  жидком  виде,  собственно,  не  было.
 ВОДНЫЙ  БАЛАНС  И  ВОДНЫЙ  РЕЖИМ  ПОЧВЫ
 Водный  баланс  почвы.  Под  водным  балансом  следует  пони¬
мать  совокупность  всех  приходных  и  расходных  статей  влаги  в
почве  за  определенный  промежуток  времени.  Как  и  в  любом
балансе,  алгебраическая  сумма  приходной  и  расходной  частей
или  разность  этих  частей  должна  равняться  нулю.  Вместе  с
тем,  водный  баланс  можно  представить  как  количественное
выражение  водного  режима.
 Водный  режим  есть  выражение  изменений  послойного  рас¬
пределения  влаги  в  почве,  процессов  обмена  влагой  между  поч¬
вой  и  окружающей  ее  средой.  К  водному  режиму  относится
также  характеристика  явлений  передвижения  влаги  в
почве.
 Водный  баланс  должен  быть  ограничен  во  времени  и  в  про¬
странстве.  Это  значит,  что  составление  баланса  и  сравнение
приходной  части  с  расходной  может  быть  произведено  лишь  за
известный  промежуток  времени  на  определенном  участке  и  для
слоев  определенной  глубины.  Для  агрономических  целей  часто
составляют  водный  баланс  корнеобитаемого  слоя.  Вполне  до¬
пустимо  составление  баланса  для  любого  другого  слоя  по  мощ¬
ности.  Как  видно  из  самого  определения,  водный  баланс  почвы
состоит  из  приходной  и  расходной  частей.
 К  приходной  части  баланса  относятся:  осадки,  конденсация
паров  воды  из  атмосферы  и  из  соседних  для  рассматриваемого
участка  слоев,  восходящие  потоки  воды  из  более  глубоких
слоев,  боковой  подток  влаги  из  соседних  участков.
 Расходная  часть  баланса  парового  участка  (т.  е.  безрасти-
тельного  покрова)  включает:  испарение  из  почвы  (физическое
испарение),  отток  влаги  в  более  глубокие  слои  и  в  стороны,
миграция  пара  из  данного  слоя  в  прилегающие  слои.  Если
лочва  покрыта  растительностью,  в  расходную  часть  включают
дополнительно  расходы  воды  на  транспирацию  и  на  создание
самого  растительного  организма.
 300

Полный  водный  баланс  имеет  следующий  вид:
 Wo  +  О  +  Цгр  +  9к  =  Еп  +  Ет  -f-  qu  -f-  qn  +  Wt  +  A  W,
 где:  W0  —  запас  влаги  в  почвенной  толще  в  начале  периода,
О—сумма  осадков  за  период  исследования,  др  —количество
влаги,  поступившей  в  почву  из  грунтовых  вод  за  тот  же  период,.
qh  —  величина  конденсации  за  весь  период,  Еп  —  величина  ис¬
парения  с  поверхности  почвы  (физическое  испарение),  Ет  —
транспирация  растений,  qu  —  потеря  воды  на  инфильтрацию  за
весь  период,  qn  —  величина  поверхностного  стока  за  (период,
Wt  —  запас  влаги  в  почвенной  толще  в  конце  периода,  ДИ?  —
изменение  запаса  влаги  за  период.
 Из  приведенного  уравнения  видно,  что  приближение  AW  к
нулю  свидетельствует  о  том,  что  за  учитываемый  период  не  про¬
изошло  ни  иссушение  почвы,  ни  ее  увлажнение.
 Удельный  вес  каждой  из  статей  в  общем  балансе  резко
различен.  Поэтому  для  многих  практических  целей  нет  необ¬
ходимости  учитывать  все  статьи.  Достаточно  изучить  и  измерить
наиболее  важные  из  них.  На  этом  основании  А.  А.  Роде  пред¬
ложил  сокращенную  формулу  водного  баланса:
 Wt=  Wo  +  О  +  Игр  —  (Еп  +  Ет  +  qtt).
 В  этом  упрощенном  уравнении  все  буквенные  обозначения
те  же,  что  и  в  предыдущем.
 И.  С.  Васильев,  проводивший  исследования  на  подзолистых
почвах,  считал  необходимым  даже  в  сокращенной  формуле
водного  баланса  учитывать  другие  статьи.  Предложенное  им
уравнение  имеет  такой  вид:
 Вх  =  Во  +  Юс  +  БПр  +  ПГС\  -\Д+Ип  +  ОГС  +  ПС  +  ВПС  +  ГС],
 где:  Во  —  запас  влаги  в  почве  в  начале  периода  наблюдений,
В\—запас  влаги  в  >почве  в  конце  периода  наблюдений,  Ос  —
осадки,  БПР  —  боковой  приток  .поверхностных,  почвенных  и
грунтовых  вод,  ПГС  —  приток  влаги  в  почву  из  глубоких  слоев,
Д  —  десукция  влаги  растениями  (отсос  воды  из  почвы  корне¬
вой  системой  растений),  Ип  —  испарение  с  поверхности  почвы,
ОГС—отток  влаги  из  почвы  в  глубокие  слои,  ПС  —  поверхност¬
ный  сток,  ВПС—енутрипочвенный  сток,  ГС  —  грунтовый
сток.
 Как  было  указано  выше,  водный  баланс  составляется  за
вполне  определенный  промежуток  времени.  В  агрономической
практике,  к  сожалению,  до  настоящего  времени  таким  обычно
ииляетея  вегетационный  период,  хотя  известно,  что  ранней  вее¬
мом  н  осенью  расходуются  значительные  количества  осадков'
и  почвемпой  влаги.  При  столь  коротких  промежутках  времени
для  шштшх  почв  нередко  допускаются  еще  большие  упроще¬
ния  формулы  водного  баланса  почвы.
 301

Независимо  от  того,  какое  из  указанных  уравнений  взято
для  оперативного  использования,  знание  водного  баланса  тре¬
бует  точных  методов  определения  отдельных  его  составляющих.
Между  тем,  и  до  сих  пор  методы  их  изучения  недостаточно  объ¬
ективны  и  недостаточно  точны,  что  требует  дальнейшей  работы
над  их  уточнением.
 Запасы  влаги  в  почве  в  начале  и  в  конце  периода  исследо¬
вания  находят  путем  определения  влажности  в  тех  слоях,  ко¬
торые  подлежат  изучению.  Как  было  указано  выше,  зная  влаж¬
ность  в  весовых  процентах  и  объемный  вес  почвы,  легко  вы¬
числить  абсолютный  запас  влаги  в  данном  слое  в  миллимет¬
рах  водного  столба.
 Значительно  проще  определяется  основная  приходная  часть
водного  баланса  —  осадки.  Они  измеряются  с  помощью  дожде¬
меров  или  осадкомеров.  Зимние  осадки  могут  измеряться  в  мо¬
мент  их  выпадения,  а  также  путем  снегомерной  съемки  в  конце
зимы  перед  началом  снеготаяния.  В  последнем  случае  учиты¬
вается  средняя  толщина  снежного  покрова,  а  также  его  объем¬
ный  вес,  определяемый  специальным  прибором.  Зная  количество
снега  и  его  объемный  вес,  легко  рассчитать  запасы  воды  в
снежном  покрове.
 Для  получения  точной  информации  о  количестве  выпадаю¬
щих  осадков  на  разных  полях  в  летнее  время  следует  расста¬
вить  осадкомеры  достаточно  близко  друг  от  друга.  Это  дик¬
туется  часто  грозовым  характером  летних  осадков.  Они  выпадают
неравномерно  даже  в  пределах  сравнительно  небольших  терри¬
торий;  поэтому  пользование  Данными  метеостанций,  удаленных
даже  на  расстояние  3—5  км  от  интересующего  исследователя
участка,  может  привести  к  существенным  погрешностям.
 Количество  осадков  по  климатическим  зонам  земного  шара
и  СССР  колеблется  в  широких  пределах.  В  то  время  как  на
крайнем  юге  СССР,  особенно  в  пустынных  районах  страны,
годовые  осадки  едва  достигают  120  мм,  в  области  сухих  степей
они  составляют  250—350  мм,  в  центральной  и  северозападной
части  СССР  —  500—600  мм.
 Максимум  осадков  выпадает  в  областях  влажных  субтропи¬
ков—  до  2000  мм  и  более.  Хотя  количество  осадков  в  данном
районе  в  разные  годы  может  быть  различно,  тем  не  менее  оно
колеблется  около  некоторой  величины,  являющейся  весьма  важ¬
ной  характеристикой  данного  района,  области,  зоны.  Вместе  с
тем  следует  учитывать,  что  отдельные  годы  могут  очень  выде¬
ляться  по  количеству  осадков.
 Именно  это  обстоятельство  и  до  сих  пор  не  позволяет  точно
прогнозировать  условия  для  получения  высокого  урожая  на  дан¬
ный  год.
 Наряду  с  годовым  количеством  осадков,  очень  важное  зна¬
чение  имеет  распределение  их  *то  сезонам  и  даже  по  месяцам.
Можно,  например,  указать,  что  в  условиях  достаточного  увлаж¬
 302

нения,  например  в  Северо-Западном  районе  страны,  в  некото¬
рые  периоды  отмечается  недостаток  осадков.  Это  особенно  от¬
рицательно  сказывается  на  росте  и  накоплении  растительной
массы  в  начальный  период  вегетации  культурных  растений,  в
то  время  как  в  конце  лета  и  особенно  осенью  осадков  много,
что  создает  трудности  при  уборке  урожая  и  приводит  к  большим
его  потерям.
 Важной  характеристикой  осадков  является  их  интенсив¬
ность.  Как  правило,  незначительные  осадки  (3*—5  мм)  оказы¬
ваются  мало  эффективными.  Они  скапливаются  на  листовой
поверхности  растений,  а  также  в  самом  поверхностном  слое
почвы  и  быстро  испаряются.  Вместе  с  тем,  длительные  осадки
высокой  интенсивности  также  часто  малоэффективны,  так  как
при  этом  наблюдается  водная  эрозия  и  повреждение  корней
растений.
 Сложной  задачей  является  учет  количества  воды,  поступаю¬
щей  в  корнеобитаемый  слой  почвы  из  грунтовых  вод,  особенно
в  тех  случаях,  когда  капиллярная  кайма  подступает  непосредст¬
венно  к  тому  слою  почво-грунта,  водный  баланс  которого  изу¬
чается.
 В  этом  случае  роль  qzp  в  водном  балансе  почвы  очень  ве¬
лика.  В  степных  районах,  когда  грунтовые  воды  находятся  на
глубине  нескольких  метров  или  десятков  метров  от  поверхности
почвы,  их  участием  в  водном  балансе  корнеобитаемого  и  приле¬
гающих  к  нему  слоев  можно  игнорировать.
 Методы  определения  притока  влаги  из  нижележащих  слоев
к  изучаемому  слою  пока  весьма  несовершенны  и  требуют  даль¬
нейшего  совершенствования.
 Расход  .воды  на  отток  в  глубокие  слои  зависит  от  ряда  фак¬
торов,  прежде  всего  от  количества  и  интенсивности  осадков,
от  характера  распределения  их  по  сезонам  года,  механического
и  структурного  состава  почвы  и  связанных  с  ними  величин
фильтрации  и  полевой  влагоемкости.  Чем  больше  осадков  и  чем
•меньше  воды  расходуется  на  испарение,  транспирацию  и  чем
ниже  полевая  влагоемкость  почвы,  тем  больше  воды  стекает  в
глубокие  слои.
 По  данным  И.  С.  Васильева,  в  Молого-Шекснинском  Между¬
речье  на  среднеподзолистой  глинисто-песчаной  пахотной  почве
(пар)  приход  влаги  за  счет  притока  воды  из  глубоких  слоев  в
 1934 	г.  составил  50,1  мм  за  лето.  В  то  же  время  отток  воды  в
глубокие  слои  за  тот  же  период  составил  175,9  мм.  Таким  об¬
разом,  здесь  явно  преобладал  нисходящий  ток  влаги.  Примерно
шкал  же  картина  наблюдалась  на  том  же  участке  в  1935  г.:
приток  —  33  мм,  а  отток  —  270  мм.  Однако  необходимо  учиты-
н.тм»,  что  в  данном  случае  речь  идет  о  подзолистой  зоне,  да  к
чому  же  о  поле,  лишенном  растительности.
 Совсем  иное  положение  наблюдается  в  других  условиях.  Так,
м<|  пера  поГшо-подзолистой  почве  с  травянистым  покровом  за
 303

лето  1934  г.  приток  составил  124  мм,  а  отток  —  220  мм;  в
 1935 	г.  на  этой  же  площадке  приток—  129  мм,  а  отток  —  252  мм.
И  хотя  в  данном  случае  преобладает  нисходящий  ток  воды,
накладывающий  свой  отпечаток  на  все  почвенные  процессы,
все  же  соотношение  между  притоком  и  оттоком  влаги  на  этой
площадке  иное,  чем  на  паровой  площадке.
 Нередки  Ьлучаи,  когда  на  полях  с  хорошо  развитым  расти¬
тельным  покровом  зерновых  и  пропашных  культур  за  лето  от¬
тока  воды  не  наблюдается  даже  в  дерново-подзолистой  почве.
В  более  южных  районах  нисходящий  ток  влаги  на  культурных
полях  не  встречается.
 В  заключение  следует  указать,  что  особенности  водного  ре¬
жима  почвы  и  грунтов  в  различных  зонах  страны  существенно
различаются  по  соотношению  между  оттоком  и  притоком  влаги
к  изучаемому  слою  почвогрунта.
 Наиболее  существенной  составляющей  водного  баланса  поч¬
вы  является  испарение.
 Различают  несколько  терминов,  относящихся  к  потере  воды
на  испарение.  Если  поле  лишено  растительности,  то  испарение
идет  только  из  почвы.  В  данном  случае  речь  идет  о  физическом
испарении  почвенной  влаги.  Иная  картина  наблюдается  в  поле
под  растительным  покровом.  В  этом  случае  происходит  расход
воды  не  только  путем  физического  испарения,  но  и  через  транс¬
пирацию  растений.  Следовательно,  надо  вести  учет  суммарного
испарения  (физическое  испарение  плюс  транспирация).
 Значение  суммарного  испарения  сельскохозяйственного  поля
в  водном  балансе,  в  процессах  жизнедеятельности  и  в  продук¬
тивности  культурных  растений  исключительно  велико.  Для  мно¬
гих  случаев,  особенно  для  зоны  черноземов,  каштановых  и  дру¬
гих  почв,  можно  считать  установленным,  что  урожай  сельско¬
хозяйственных  растений  в  определенном  интервале  прямо  про¬
порционален  величине  суммарного  испарения.
 Сейчас  созданы  методы  и  приборы  определения  суммарного
испарения,  отличающиеся  между  собой  не  только  конструктивно,
но  и  по  принципу,  положенному  в  основу  каждого  из  них.  Ус-~
ловно  можно  разделить  все  методы  на  прямые,  т.  е.  позволяю¬
щие  получать  непосредственно  данные  о  количестве  воды,  испа¬
рившейся  с  единицы  площади  в  единицу  времени,  и  косвенные,
рассчитанные  на  получение  данных  об  испарении  на  основании
функциональных  зависимостей,  существующих  между  испаре¬
нием  и  другими  физическими  характеристиками  в  приземном
слое  воздуха.
 К  прямым  относятся  все  методы  определения  испарения  с
помощью  почвенных  испарителей  и  лизиметров,  а  также  метод
определения  испарения  по  динамике  влажности  и  водному  ба¬
лансу.
 Косвенными  можно  назвать  методы  теплового  баланса,  тур¬
булентной  диффузии,  расчета  испарения  по  данным  метеороло¬
 304

гических  наблюдений,  эмпирические  графики  связи  испарения  с
температурами  воздуха  и  осадками,  метод  расчета  испарения  по
температуре  и  влажности  воздуха  и  др.
 В  течение  последних  десятилетий  для  определения  величины
суммарного  испарения  были  предложены  испарители  и  лизи¬
метры  различных  конструкций.
 Техника  работы  с  испарителем  обычно  сводится  к  следую¬
щему:  монолит  почвы  с  растениями  помещают  в  металлический
сосуд  со  стальным  или  железным  дном  любых  размеров.  Сосуд
ставят  в  почву  так,  чтобы  поверхность  почвы  в  сосуде  совпадала
с  поверхностью  •почвенного’  покрова.  Между  сосудом  с  поч¬
вой  и  стенками  скважины  в  почве  ставят  второй,  но  бездонный
сосуд,  служащий  футляром  для  первого  и  защищающий  стенки
скважины  от  осыпания.  Сосуд  с  почвой  периодически  взвеши¬
вают.  Непрерывно  учитывают  также  осадки.  Потеря  в  весе  со¬
суда  с  почвой  с  учетом  количества  выпавших  осадков  позволяет
определить  количество  испарившейся  воды.
 В  зависимости  от  размеров  цилиндров  этот  метод  можно
использовать  для  различных  целей.  Особую  трудность  представ¬
ляет  определение  величины  физического  испарения  из  почвы  на
поле,  занятом  тем  или  иным  растением.  Вместе  с  тем,  интерес
к  этой  характеристике  велик,  так  как  она  позволяет  судить  о
непроизводительных  расходах  воды  при  выращивании  расте¬
ний.
 Для  этого  случая  иногда  применяют  метод  микроиспарите¬
лей.  Принцип  его  основан  на  допущении,  что  интенсивность
испарения  из  изолированного  слоя  почвы,  скажем,  в  10  см,  за
период  наблюдений  (2  часа)  не  претерпевает  существенных  из¬
менений  по  сравнению  с  ненарушенной  почвой.  В  соответствии
с  этим  само  определение  сводится  к  взятию  монолита  почвы
в  цилиндр  из  самого  верхнего  слоя  почвы,  к  его  взвешиванию,
экспозиции  на  испарение  и  к  повторному  взвешиванию.  Раз¬
ность  в  весах  до  и  после  экспозиции  дает  вес  потерянной  влаги
за  время  экспозиции.
 Для  производства  определения  требуются:  1)  цилиндры  без
дна  из  листовой  стали  высотой  65  мм;  внутренним  диаметром
113  мм  и  внешним—115  мм,  площадь  поперечного  сечения  ци¬
линдров—  около  100  см2.
 Цилиндры  снабжены  двумя  выступами,  служащими  направ¬
ляющими  для  крышек,  а  также  для  извлечения  цилиндров  из
скважины  после  экспозиции.  Кроме  того,  имеются  крышки  для
закрывания  цилиндров  с  почвой  с  двух  сторон.  Комплект  со¬
держит  также  циЛиндр  с  диаметром  118  мм,  позволяющий  ста-
иить  в  нем  цилиндр  с  почвой.  Для  работы  требуются  техниче¬
ские  весы  на  2  кг.
 Техника  прибора  весьма  проста.  С  помощью  рабочего  ци¬
линдра  и  лопатки  берут  монолит  почвы,  закрывают  его  крыш¬
ками  и  взвешивают.  Затем  цилиндр-футляр  погружают  в  почву,
 305

извлекают  почву,  а  в  образовавшуюся  скважину  ставят  цилиндр
с  почвой  на  экспозицию.  Снимают  с  рабочего  цилиндра  крышку»
отмечают  время;  через  2  часа  цилиндр  снова  закрывают  крыш¬
кой  и  взвешивают;  убыль  в  весе  относят  на  испарение.  Если  пло¬
щадь  цилиндра  —  S  см2,  вес  его  с  почвой  до  экспозиции  —  а,  а
 после  экспозиции  —  Ъ,  то  —^—10000  дает  вес  воды  в  граммах,
 испарившейся  с  1  ж2  за  2  часа.  Определение  ведут  в  3—4-крат¬
ной  повторности.  Через  каждые  2  часа  сменяют  монолит.  Госу¬
дарственным  гидрологическим  институтом  разработаны  конст¬
рукции  испарителей  ГГИ-500.
 Испаритель  ГГИ-500-50  (рис.  71)  состоит  из  внутреннего  ци¬
линдра  1,  внешнего  цилиндра-футляра  (гнезда)  7,  водосборного
 ?
 Рис.  71.  Весовой  почвенный  испаритель  ГГИ-500-50.
 1  —  внутренний  цилиндр,  2  —  дно,  3  —  водосборный  сосуд,  4  —  за¬
щелка,  5  —  планки  с  вырезами,  €  —  ручки  для  захвата  испарителя.
 7  —гнезда,  в  —крючок,  9  —  ушко,  10  —  штифт.
 сосуда  3,  двух  ручек  6  и  двух  подъемных  крючков  8.  Раз¬
меры  внутреннего  цилиндра  —  500  см2,  высота  50  см.  Техника
сборки  и  установки  дилиндра  на  экспозицию  видна  из  рис.  71  и
из  описания  предыдущего  метода.  Устройство  испарителя
ГГИ-500-100,  кроме  габаритов,  ничем  не  отличается  от
ГГИ-500-50.
 При  измерении  испарения  влаги  из  почвы  производят  следу¬
ющие  замеры:  количества  выпавших  осадков,  количества  воды,
просочившейся  через  монолитов  водосборный  сосуд  (Рп),  взве¬
шивание  испарителей  без  растений  (No  и  Ni),  взвешивание  ис¬
парителя  с  растениями  (Afo  и  Afi).
 Это  позволяет  определить  испарение  с  поверхности  почвы
(Я),  суммарное  испарение  и  транспирацию  растений  (/).
 306

Монолит  в  этих  сосудах  либо  меняется,  либо  остается  не¬
сменяемым  в  течение  всего  периода  исследований.
 Значительный  интерес  представляют  гидравлические  испари¬
тели,  созданные  в  ГГИ  и  установленные  на  Валдайской  станции
этого  института.  Это  большой  испаритель  с  монолитом  высотой
 2 	м  и  площадью  поперечного  сечения  5  м2  и  второй  —  площадью
0,2  м2  и  высотой  1,5  м.  Эти  испарители  позволяют  непрерывно
измерять  (взвешивать)  и  записывать  испарение  с  помощью  са¬
мопишущих  приборов  с  точностью  до  0,01  мм.  Это  открывает
возможность  получать  непрерывную  запись  суточного  хода  ис¬
парения.  Почвенные  испарители  ГГИ-500-50,  ГГИ-500-100  и  ГПИ
приняты  в  качестве  стандартных  в  сети  гидрометеорологических
станций.
 Интересны  данные,  приводимые  В.  Ф.  Пушкаревым,  по  срав¬
нению  величин  испарения,  полученных  двумя  вариантами  ис¬
парителей  и  методом  водного  баланса  слоя  почвы  0—100  см
для  разных  пунктов  страны  (табл.  103).
 Таблица  103
 Величины  испарения,  полученные  методами  почвенных  испарителей
	 			и 	водного 	баланса 	в 	1954 	г.
 Пункт
 наблюдения
 Растительный
 покров
 Число  дней
наблюдений
 Единица  изме¬
рения
 а
 ГГИ-500-50  н
 Я
 п
 парителей
 8
 тн
 £
 и
 в_1
 Метод  водного
баланса  для  слоя
почвы  в  0—100  см
 Сальская  степь
 Ячмень
 50
 ММ
 119
 118
 130
 %
 92
 91
 100
 Заволжье
 Овес
 69
 мм
 —
 230
 252
 %
 —
 92
 100
 Валдай
 Озимая
 50
 мм
 —
 198
 199
 пшеница
 %
 —
 100
 100
 Из  приведенных  данных  видно,  что  метод  водного  баланса
почти  во  всех  случаях  дает  более  высокие  показатели  величины
испарения,  чем  метод  испарителей.  Вместе  с  тем,  имеются  слу¬
чаи,  когда  данные,  полученные  двумя  методами,  совпадают.
 Из  косвенных  следует  упомянуть  метод  А.  Р.  Константинова,
в  основе  которого  лежит  разработанная  автором  схема  расчета
испарения  по  градиентным  данным.  Для  применения  этой  схемы
необходимо  знать  скорость  ветра  (на  одной  высоте),  темпера¬
туру  и  влажность  воздуха,  измеренные  на  двух  уровнях  призем¬
ного  слоя  воздуха.  Расчетная  часть  метода  пока  представляется
весьма  сложной.
 Большие  работы  проведены  по  созданию  теории  и  приборов
для  измерения  суммарного  испарения  методом  полного  тепло¬
вого  баланса.  Метод  измерения  суммарного  испарения  по  тепло¬
вому  балансу  мы  рассмотрим  ниже.
 307

Таблица  104
 Сравнительные  данные  по  величине  суммарного  испарения  (в  мм)>
полученные  разными  методами  в  Воронежской  области  в  1960  г.
 Метод
 Период  наблюдений
 полного
 теплового
 баланса
 упрощен¬
 ного
 теплового
 баланса
 почвенных
 испарите¬
 лей
 градиент¬
 ный
 водного
баланса
в  слое
0—100  см
 С  5/VI  по  4/VII
 С  5/VII  по  3/VIII  ....
 С  4/VIII  по  2/IX
 Сумма  с  5/VI  по  2/IX  .  .
 94.8
97,6
 60.9
253
 96,2
 105,0
 55,0
 256
 56,5
 65.7
 55.7
178
 14,5
 87,1
 53,9
 83,6
 84,5
 57,4
 226
 Заканчивая  рассмотрение  методов  изучения  суммарного  ис¬
парения,  мы  приведем  данные  К.  Н.  Каулиной  по  сравнению
пяти  методов  измерения  этой  характеристики  в  Воронежской
области  за  целое  лето  (табл.  104).  Наиболее  близкие  данные
получены  по  методам  теплового  и  водного  баланса,  что  свиде¬
тельствует  об  объективности  и  обоснованности  того  и  другого.
 Однако  следует  учитывать,  что  метод  водного  баланса  при¬
меним  лишь  для  случая  отсутствия  питания  корнеобитаемога
слоя  грунтовыми  водами,  в  то  время  как  методы  теплового  ба~
ланса  могут  с  успехом  быть  использованы  и  в  этом  случае.
 Большие  затруднения  вызывает  определение  физического  ис¬
парения  поля.  Совершенно  ясно,  что  испарение  из  почвы  в  по¬
лях,  занятых  растениями,  ни  в  какой  степени  не  может  быть
приравнено  к  испарению  парового  поля.  Испарение  парового,
при  равной  влажности  почвы,  значительно  ниже,  чем  в  поле,
занятом  растениями.  Если  взять  отношение  физического  испа¬
рения  сельскохозяйственного  поля  к  величине  испарения  паро¬
вого  поля,  то  оно  колеблется  в  пределах  от  7г  до  7з.  Вместе
с  тем,  для  определения  испарения  с  парового  поля  может  быть
применен  любой  из  упомянутых  методов,  в  то  время  как  для
определения  физического  испарения  между  растениями,  особенно
сплошного  сева,  ни  один  .из  известных  методов  не  пригоден.
В  этом  случае  применяется  метод  микроиспарителей.
 Некоторые  закономерности  в  процессах  испарения  воды  из
почвы.  Испарение  воды  из  почвы  является  функцией  ее  влаж¬
ности.  Кривые  зависимости  испарения  от  влажности,  получен¬
ные  разными  авторами,  несмотря  на  значительные  различия
в  их  ходе,  имеют  много  общего.  П.  С.  Коссович  (1904  г.)  уста¬
новил,  что  в  процессе  испарения  воды  с  оголенной  почвы  легко
выделить  три  стадии:  первая^-при  полном  заполнении  водой
всего  порового  пространства;  испарение  в  этот  период  идет  с
постоянной  скоростью,  количественно  соответствующей  ско¬
рости  испарения  с  водной  поверхности  при  данных  внешних  ус¬
ловиях  (при  комковатой,  невыровненной  поверхности  испаре¬
 308

ние  из  почвы  может  даже  превышать  скорость  испарения  с  вод¬
ной  поверхности);  вторая  —  при  которой  вода  испаряется  со
скоростью,  соответствующей  скорости  капиллярного  подтока  к
зоне  иссушения  —  при  этом  испарение  имеет  явно  выраженную
убывающую  скорость;  третья  —  относится  к  влажности  почвы,
равной  максимальной  гигроскопической;  она  заканчивается  при
иссушении  почвы  до  воздушно-сухого  состояния.  Скорость  ис¬
парения  при  третьей  стадии  ничтожна  и  непрерывно  падает.
Эти  результаты  Коссовича  получили  подтверждение  и  значи¬
тельное  развитие  в  работах  ряда  авторов,  применивших  различ¬
ные  подходы  и  методы  исследования.
 Ф.  Е.  Колясев  разработал  метод  снятия  кривых  скорости
сушки  образцов  почвы  в  2—3  г  при  постоянной  упругости  паров
в  воздухе.  Установка  для  получения  кривых  скорости  сушки
почвенных  образцов  состояла  из  технических  весов,  у  которых.
одна  из  чашек  была  заменена
соответствующим  грузом  с  при¬
крепленным  к  нему  крючком;
последний  используется  для
подвешивания  сетчатой  кор¬
зинки  с  влажной  почвой,  по¬
мещенной  в  эксикатор,  в  кото¬
рый  налит  раствор  серной
кислоты  нужной  концентрации.
 Наблюдения  за  ходом  испаре¬
ния  в  начале  эксперимента
проводят  через  5  минут,  а  за¬
тем  через  20—30  минут.  Убыль
в  весе  образца  является  пока¬
зателем  скорости  высыхания.
 По  полученным  данным  строят
кривую  Wb  =  ft,  т.  е.  влажности  образца  как  функции  вре¬
мени  L  Затем  методом  графического  дифференцирования
строят  кривые  сушки.  Для  всех  кривых,  полученных  Ф.  Е.  Коля-
севым  совместно  с  М.  К.  Мельниковой,  А.  И.  Гупало  и  другими,
вполне  достоверно  выделяются,  по  крайней  мере,  две  зоны:  1)  по¬
стоянной  скорости  сушки,  при  которой  участок  ломаной  линии
идет  параллельно  оси  абсцисс  и  относится  к  очень  высокой  сте¬
пени  увлажнения  образца;  2)  область  падающей  скорости  ис¬
парения  (рис.  72).
 Все  данные  говорят  о  том,  что  именно  так  И'  должно  идти
иссушение  образца  или  почвы.  Пока  в  почве  имеет  место  из¬
быточное  увлажнение,  испарение  зависит  только  от  внешних
условий.  Так  как  в  указанных  опытах  внешние  условия  весьма
мало  менялись,  скорость  испарения  была  постоянной.  Только
при  этой  влажности  испарение  из  почвы  имеет  те  же  законо¬
мерности,  что  и  испарение  с  водной  поверхности.  Но  при  дости¬
жении  влажности,  равной  полевой  влагоемкости  или  несколько
 309-
 Рис.  72.  Кривая  скорости  испарения
дерново-подзолистой  супесчаной  поч¬
вы  (по  Колясеву).

«иже  ее,  скорость  испарения  зависит  уже  не  только  от  внешних
условий,  но  и  от  всех  физических  условий  в  почве,  от  ее  по-
рового  пространства,  от  всей  архитектоники  почвы,  в  том  числе
и  от  ее  структуры.  Огромное  значение  при  этом  имеет  влаж¬
ность,  с  которой  связана  скорость  подтока  воды  к  зоне  иссу¬
шения.  Так  как  влажность  снижается  по  мере  иссушения  почвы,
то  скорость  испарения  непрерывно  падает.
 Необходимо  обратить  внимание  на  то,  что  наряду  с  приве¬
денными  стадиями  скорости  высыхания  почвы,  еще  до  того
как  почва  будет  доведена  до  воздушно-сухого  состояния,  не¬
сомненно,  должна  быть  еще  одна  переломная  точка,  начиная  с
которой  скорость  иссушения  образца  вновь  снижается.
 Выше  мы  видели,  что  М.  М.  Абрамова,  А.  Ф.  Большаков,
А.  А.  Роде  и  другие  убедительно  доказали,  что  на  бесструктур¬
ных  или  микроструктурных  почвах  наблюдается  момент  резкого
снижения  скорости  высыхания  почвы  и  полного  прекращения
движения  влаги  в  жидком  виде.  Авторы  назвали  эту  точку
влажностью  разрыва  капиллярной  связи.  Исходя  из  этого,  сле¬
дует  считать  весьма  вероятным  наличие  на  кривых  сушки  еще
одной  переломной  точки,  относящейся  к  влажности  разрыва
капилляров.  Приведенная  выше  кривая  (точнее,  ломаная  ли¬
ния)  содержит  эти  точки  перелома.
 Для  замедления  скорости  испарения  воды  из  «почвы  во  вто¬
рой  и  последующих  стадиях  исключительно  большое  значение
имеет  возникновение  на  поверхности  слоя  иссушенной  почвы.
Многочисленные  опыты,  проведенные  нами  и  многими  иссле¬
дователями  до  нас,  вполне  убедительно  свидетельствуют,  что
слой  сухой  почвы  на  поверхности  ведет  к  очень  резкому  замед¬
лению  скорости  физического  испарения.  Как  этот  процесс  про¬
текает  в  песке,  можно  видеть  из  данных,  полученных  нами  со-*
вместно  с  JI.  С.  Доценко.  Для  этого  были  использованы  описан¬
ные  выше  микроиспарители,  которые  в  одних  случаях  запол¬
нялись  сплошь  хорошо  увлажненным  слоем  леска,  а  в  другом  —
с  поверхности  соответствующим  слоем  сухого  песка.
 Ниже  приведены  потери  влаги  на  испарение  за  два  часа  (в
граммах  на  испаритель)  в  зависимости  от  наличия  сухого  верх¬
него  слоя  песка.
 Необходимо  также  учитывать,  что  в  период,  когда  потеря
воды  на  испарение  из  почвы  идет  путем  диффузии  паров  через
сухой  слой  почвы,  скорость  выделения  пара  из  почвы  прибли¬
жается  к  скорости  диффузии  газов.  Однакр,  диффузия  газов
идет  при  весьма  значительных  градиентах  концентрации  в  почве
 Весь  песок  сырой  .
 UCtD  UCCUXV  CDIjpun  .......
 На  поверхности  сырого  песка
слой  сухого  песка  мощностью:
 10  мм
 20  мм
 .  .  1,42
 .  0,48
.  0,25
 .310

и  в  приземном  воздухе  (скажем,  0,2—0,5%  в  почве  и  0,03%  в
воздухе),  в  то  время  как  градиент  влажности  воздуха  может
быть  и  не  очень  большим.  В  этом  случае  диффузия  резко  замед¬
ляется.  Ускоряющим  фактором  выделения  паров  из  почвы
служит  ветер.  При  значительных  скоростях  он  быстро  уносит
пары  воды,  открывая  возможность  к  выделению  новых  порций
паров  из  почвы.
 Значительный  фактический  материал  получен  по  выяснению
зависимости  скорости  испарения  влаги  из  почвы  от  структурного
состава  последней.
 А.  И.  Ахромейко  подробно  исследовал  процессы  испарения
влаги  из  структурной  и  бесструктурной  почв.  Известная  разно¬
речивость  полученных  автором  данных  не  должна  вызывать
удивления.  В  ряде  случаев  опыты  ставились  с  целью  выяснения
скорости  испарения  воды  из  почвы  при  исключительных  усло¬
виях,  например,  при  полной  влагоемкости  и  очень  высоких  ско¬
ростях  движения  воздуха.  В  таких  случаях  структурная  почва
теряла  воды  нередко  столько  же,  сколько  и  распыленная  или
даже  больше  последней.  В  тех  опытах,  в  которых  шло  иссуше¬
ние  почзы,  что  является  наиболее  нормальным  случаем,  струк¬
турная  почва  в  опытах  на  открытом  участке  и  в  лабораторных
условиях  неизменно  теряла  меньше  воды,  чем  распыленная.
 А. 	И.  Ахромейко  делает  вывод  о  том,  что  при  влажности
почвы,  равной  ее  полной  влагоемкости,  при  поступлении  влаги
снизу,  структурная  почва  испаряет  воды  несколько  больше,  чем
микроструктурная.  При  постепенно  убывающей  влажности  наме¬
чены  3  периода:  1)  при  влажности  почвы  от  100  до  60—70%  от
полной  влагоемкости  испарение  из  обеих  почв  примерно  одина¬
ково,  2)  при  влажности  от  60—70  и  до  40—35%  от  полной  вла¬
гоемкости  распыленная  почва  испаряет  воду  с  большей  ско¬
ростью,  чем  структурная,  3)  при  влажности  почвы  меньше  35%
структурная  почва  испаряет  воды  больше,  но  само  испарение
при  этом  ничтожно.
 Таким  образом,  есть  основание  считать,  что  когда  структур¬
ная  почва  содержит  оптимальное  количество  влаги,  она  испа¬
ряет  ее  меньше,  чем  распыленная.
 С.  Н.  Рыжов,  В.  3.  Богомолов  изучали  зависимость  скорости
испарения  от  структурного  состава  верхнего  слоя  почвы  на  тер¬
ритории  ТСХА  методом  лизиметров  и  мелких  делянок.  Авторы
пришли  к  выводу,  что  только  в  первый  период  сушки  увлажнен¬
ной  почвы  из  агрегатного  слоя  теряется  больше  влаги.  В  после¬
дующие  периоды  быстрее  сохнет  распыленная  почва.  Выводы  из
аналогичных  опытов  П.  П.  Мельничука  также  говорят  о  поло¬
жительной  роли  структуры  в  сохранении  почвенной  влаги.
Близко  к  результатам  описанных  работ  подходят  данные
Л.  Н.  Урсулова,  изучавшего  скорость  испарения  влаги  из  почвы
и  кристаллизаторах  с  разными  фракциями  тяжелосуглинистого
чернозема.  Автор  показал,  что  без  ветра  мелкие  структурные
 311

•фракции  «1.0  и  <0,25  мм)  испаряют  больше,  чем  фракция
2—3фмм,  а  при  значительном  ветре  картина  меняется.
 Б.  Д.  Михайлов  изучал  процесс  испарения  воды  из  серозем¬
ных  почв  в  специальных  цилиндрах  и  на  делянках  в  зависимости
от  размеров  агрегатов  и  мощности  агрегатного  слоя.  Получен¬
ные  им  данные  приведены  в  табл.  105.
 Таблица  105
 Влияние  размеров  почвенных  комков  и  толщины
комковатого  слоя  на  испарение  воды  из  почвы
 Слой
 комков
 (ММ)
 Испарилось  воды  (г!сосуд)  через  комки  (в  мм)
 <0,25
 0,25—0,5
 0,5-1
 2—3  .
 5—10
 10—15
 <5
 10
 15
 4250
 3550
 2750
 1500
 1550
 2850
 2250
 1600
 1650
 4350
 2350
 2000
 Значительный  интерес  представляют  исследования  Д.  И.  Бу¬
рова  в  полевых  условиях  Куйбышевской  области.  Основные  дан¬
ные  автора  получены  при  изучении  испарения  в  сосудах,  разме¬
щенных  в  паровом  поле,  а  также  среди  посевов  зерновых,  куку¬
рузы,  посадок  картофеля.  Они  убедительно  доказывают,  что  при
высокой  влажности  в  почве  агрегаты  от  0,5  до  3,0  мм  испаряют
влаги  меньше,  чем  распыленная,  равно  как  и  крупнокомковатая
почва.  Эффект  распыленного  покрова  здесь  слабо  выявляется,
так  как  поверхность  почвы  оставалась  постоянно  увлажненной.
 Результаты  Д.  И.  Бурова  за  1947  г.  приведены  в  табл.  106.
 Таблица  106
 Скорость  испарения  воды  из  почвы  в  зависимости  от  размеров
агрегатов  в  верхнем  слое  почвы
(в  граммах  на  100  см3  в  сутки)
 Размер  агре¬
гатов  верхнего
слоя  почвы
{мм)
 *  Пар
 Пшеница
 Просо
 Кукуруза
 Подсолнечник
 г
 %
 г
 %
 г
 %
 г
 %
 г
 %
 <0,5
 17,5
 150
 7,6
 107
 8,2
 117
 16,3
 168
 114
 135
 0,5—3,0
 11,5
 100
 7,1
 100
 7,0
 100
 9,3
 100
 8,5
 100
 3,0—10,0
 16,2
 140
 8,3
 117
 9,6
 137
 12,2
 125
 11,3
 134
 10,0—50,0
 28,2
 244
 9,6
 134
 9,5
 136
 15,1
 155
 15,0
 177
 При  отсутствии  растительности  скорость  испарения  из  сосу¬
дов  с  распыленной  почвой  в  поверхностном  слое  в  1,5  раза  пре¬
вышает  ее  из  почвы  с  агрегатами  0,5—3,0  мм.  Но  особенно  ве-
делика  скорость  испарения  из  .  сосудов,  \  в  которых  агрегаты
верхнего  слоя  почвы  имеют  диаметр  10—50  мм.
 а\2

Интересные  исследования  испарения  из  почвы  подвешенной;
влаги  провели  М.  М.  Абрамова,  А.  Ф.  Большаков,  Н.  С.  Ореш-
кина,  А.  А.  Роде  (рис.  73).
 При  изучении  испарения  из  макроструктурной  почвы  в  ко¬
лонках  (агрегаты  1—3  мм)  наблюдается  также  передвижение
жидкой  влаги  к  зоне  иссушения;  при  этом  нарастает  сильно
иссушенный  слой  почвы  (рис.  74).  Однако,  имеют  место  и  суще¬
ственные  различия,  заключающиеся  в  том,  что  восходящему  пе¬
редвижению  в  процессе  испарения  подверглось  менее  10%  от
 первоначального  содержания,
подвешенной  влаги.  Потеря  до¬
ступной  влаги  составила  лишь-
14,3%  от  ее  исходного  содер¬
жания.
 влажность
 Рис.  73.  Лабораторный  опыт  с  ис¬
парением  подвешенной  влаги  в
насыпной  колонке  из  легкого  суг¬
линка.
 Рис.  74.  Лабораторный  опыт  с  испаре¬
нием  подвешенной  влаги  из  отсеян¬
ных  агрегатов  чернозема  (1—3  мм).
1  —  в  начале,  2  —  в  середине,  3  —  в  конце
опыта.
 Авторы  делают  вывод:  в  почве  с  хорошо  выраженной  макро¬
структурой  лишь  небольшая  доля  подвижной  влаги  способна
к  передвижению  в  жидкой  форме  в_  процессе  испарения.  Подав¬
ляющая  ее  часть  (свыше  90%  от  общего  содержания  и  более
85%  от  запаса  доступной  влаги)  к  передвижению  в  жидкой
форме  к  поверхности  испарения  не  способна.  Что  касается  поле¬
вых  данных,  то  и  здесь,  обнаруживается  критическая  влажность-
около  24%,  ниже  которой  движение  влаги  в  зоне  испарения  пре¬
кращается.  До  этого  потеря  влаги  составила  12%  от  исходного
се  содержания  и  лишь  20%  от  исходного  запаса  доступной
влаги.
 Из  приведенных  данных  мы  с  полным  основанием  можем
заключить,  что  макроструктурная  почва  является  системой,.
 313-

резко  замедляющей  процесс  передвижения  влаги  к  зоне  иссуше¬
ния  и  практически  ее  приостанавливающей  на  более  высоком
уровне  увлажнения,  чем  в  микроструктурных  почвах.
 Экспериментальные  данные  свидетельствуют  о  возможности
улучшения  структурного  слоя  почвы  своевременной  обработкой
^е  рыхлящими  орудиями,  особенно  скоростной  обработкой
при  влажности  структурообразования.  Хотя  разрыхленный  верх¬
ний  слой  быстро  теряет  влагу,  но  в  сухом  виде  он  служит  защи¬
той  от  испарения  воды  для  нижележащих  слоев.  В  тех  случаях,
когда  влага  в  почве  снизилась  до  уровня  влажности  разрыва
капиллярной  связи  и  испарение  идет  путем  диффузии  паров
в  приземный  слой  воздуха,  целесообразнее  содержать  поверх¬
ностный  слой  почвы  в  уплотненном  состоянии  при  пониженной
свободной  пористости,  что  обеспечивает  переход  иа  более  низкий
уровень  диффузии.  Следовательно,  меры  борьбы  с  испарением
влаги  из  почвы  должкы  применяться  дифференцированно  с  уче¬
том  влажности  почвы,  а  также  погодных  условий
 Закономерности  процессов  суммарного  испарения  влаги
сельскохозяйственным  полем.  Для  поля,  занятого  растением,  фи¬
зическое  испарение,  как  было  указано  выше,  составляет  лишь
часть  всех  потерь  воды  в  атмосферу.  Основную  часть  воды  испа¬
ряют  растения.  Транспирация  растений  обычно  превышает  фи¬
зическое  испарение.  Это  обусловлено  тем,  что  суммарная  поверх¬
ность  растений  значительно  больше,  чем  ровная  поверхность
почвы.  Кроме  того,  основная  масса  воды  для  транспирации  до¬
ставляется  корнями,  которые  пронизывают  всю  почвенную  массу
и  используют  влагу  из  всего  объема  почвы.
 За  последние  годы  в  процессе  транспирации  сельскохозяйст¬
венных  растений  в  полевых  условиях  установлены  интересные
закономерности.  В.  Г.  Нестеров,  например,  возражает  против
рассмотрения  транспирации  как  простого  процесса  физического
испарения.  Автор  настаивает  на  биологической  специфике
транспирации,  связанной  с  регуляторными  функциями  расти¬
тельного  организма.
 Однако  некоторые  возражения  отпадают,  когда  мы  перехо¬
дим  от  рассмотрения  явлений  в  отдельных  растительных  орга¬
низмах  к  совокупности  их,  т.  е.  к  целому  полю,  занятому  сель¬
скохозяйственной  культурой.  В  этом  случае  ограничивающим  и
регулирующим  фактором  часто  оказываются  не  особенности
растения,  а  «космические»  факторы.  Следовательно,  необходимо
при  этом  учитывать,  что  транспирация  растений  является  про¬
цессом  энергетическим  не  только  по  ее  назначению  в  жизни
растений  (предохранять  растения  от  перегрева),  но  и  как  про¬
цесс,  идущий  с  огромной  затратой  энергии.  Оба  эти  явления
следует  рассматривать  как  две  стороны  одного  и  того  же  про¬
цесса.
 Вот  почему  нарастание  величины  транспирации  в,  связи
с  ростом  суммарной  поверхности  растений  может  продолжаться
 314

лишь  до  тех  пор,  пока  этот  процесс  не  ограничивается  тепловым
балансом  на  деятельной  поверхности.  Закономерности  в  про¬
цессах  транспирации  и  суммарного  испарения  будут  рассмот¬
рены  в  следующей  главе,  посвященной  тешювому  балансу  и  теп-
ловому  режиму  почв.
 Если  вести  наблюдение  с  момента  появления  всходов,  тог
действительно,  вначале,  по  мере  нарастания  поверхности
листьев,  наблюдается  рост  транспирации.  Однако  вскоре  даль¬
нейшее  нарастание  транспирации  замедляется,  хотя  рост
листовой  поверхности  еще  может  продолжаться  долго.  Этот
максимум  транспирации  и  суммарного  испарения  для  зерновых
культур  часто  совпадает  с  концом  фазы  кущения,  когда  вся  по¬
верхность  почвы  практически  оказывается  закрытой  раститель¬
ностью.
 Вместе  с  тем,  чем  гуще  растительность,  тем  выше  удельный
вес  транспирации  и  тем  меньше  доля  физического  испарения  из
почвы  в  суммарном  испарении.  Это  значит,  что  продуктивное  ис¬
пользование  влаги  при  густом,  хорошо  развитом  растительном
покрове  значительно  выше,  чем  при  редком  и  плохом  развитии
растений.
 А. 	А.  Роде  приводит  данные  В.  А.  Власова  о  суммарном  ис¬
парении  для  бывш.  Петербургской  губернии  в  1905  г.  Из  этих
данных  видно,  что  поле  с  овсом  испаряло  за  июнь  130  мм,  за
июль—  119  и  за  август  —  79  мм,  а  всего  за  три  месяца  —  328  мм.
Этот  показатель  хорошо  совпадает  с  данными  А.  Г.  Дояренког
который  впервые  установил  для  зерновых  в  Московской  области
средний  ежесуточный  расход  та  суммарное  .испарение  5  мм  в  те¬
чение  50—60  суток.  В  остальные  дни  (т.  е.  в  период  появления
всходов,  а  также  при  созревании  растений)  расход  воды  был
значительно  ниже.
 Очень  важно  отметить,  что  хотя  испарение  с  парового  поля
значительно  меньше,  чем  суммарное  испарение  поля  с  сельско¬
хозяйственной  культурой,  тем  не  менее,  и  на  поле  чистого  пара
расход  воды  на  испарение  оказывается  достаточно  высоким  и
абсолютно  непроизводительным.  Так,  для  условий  темноцветной
почвы  падины  Джалыбек,  по  данным  М-  Н.  Польского,  за  период
с  1951  по  1955  г.  суммарный  расход  воды  на  испарение  коле¬
бался  в  пределах  147—238  мм,  а  по  данным  Абрамовой,  за
1956—1957  гг.—  134  и  197  мм.  Для  зоны  черноземов  эта  вели¬
чина  может  достигать  300—400  и  даже  свыше  500  мм.
 Ясно,  что  авторы  имели  все  основания  поставить  вопрос,  не
целесообразно  ли  всю  непроизводительно  затрачиваемую  влагу
на  испарение  использовать  для  получения  зеленой  массы  озимой
ржи  или  других  культур.  Аналогичные  данные  опубликовали
 В. 	И*  Селецкпй  и  Б.  П.  Гончаров.  На  основе  большого  факти¬
ческого  материала  авторы  для  условий  Ставропольского  края
пришли  к  заключению,  что  если  паровое  поле  освобождено  от
игфозанимающей  культуры  не  позднее  первой  половины  июня,.
 315>

то  можно  на  этом  поле  получить  высокий  урожай  озимой  пше¬
ницы.
 Интересные  данные  по  суммарному  испарению  для  яровой
пшеницы  на  темнокаштановой  суглинистой  почве  Саратовской
области  приводит  Б.  Н.  Мичурин  (табл.  107).  До  фазы  выхода
в  трубку  расход  воды  пшеницей  на  орошаемом  и  неорошаемом
участках  почти  совпадает.  В  фазу  всходов  суммарное  испарение
составляет  2—3  мм/сутки,  в  фазу  кущения  оно  возрастает  до
6  мм/сутки,  а  затем  при  выходе  в  трубку  достигает  максималь¬
ной  величины.  В  эту  фазу  развития  пшеницы  ход  суммарного
испарения  на  двух  сравниваемых  полях  резко  изменяется.  На
орошаемом  поле,  где  запасы  почвенной  влаги  постоянно  возоб¬
новляются  поливами,  суммарное  испарение  продолжается  на
достигнутом  высоком  уровне  вплоть  до  молочной  -спелости,
после  чего  оно  резко  падает  вследствие  завершения  цикла  раз¬
вития  растений.
 Таблица  107
 Суммарное  испарение  яровой  пшеницы  иа  темно-каштановых
суглинистых  почвах
(мм  в  сутки)
 Фазы  развития  пшеницы
 О)
 а
 S
 X
 а  «4
 К  л
 Участки
 3
 S
 S
 м
 н'е
 а>
 з
 5  Б
 СО  н
 п  и
 ч
 о
 а
 S
 о
 и  е*
 3  н
 о
 «=з
 о
 О  2
9  к
 к  ч
 OI  Ш
 о  с
 а
 и
 в  в
 К
 S  и
 п  и
 Неорошаемый
 2,3
 6,0
 7,5
 3,3
 0,8
 0,8
 Орошаемый
 —
 —
 —
 7,8
 6,3
 1,5
 На  неорошаемом  (богарном)  участке  в  состоянии  колоше¬
ния  пшеницы  суммарное  испарение  сильно  снижается,  а  ее
запасы  в  почве  уменьшаются  до  влажности  разрыва  капилля¬
ров.  При  этом  создается  наиболее  опасный  разрыв  между  мак¬
симальной  потребностью  растения  в  воде,  наступающей  в  фазу
цветения  и  налива  зерна,  и  почти  полным  отсутствием  доступ¬
ной  для  растений  влаги  в  почве,  в  результате  чего  продуктив¬
ность  пшеницы  может  оказаться  предельно  низкой.
 Такова  величина  суммарного  испарения  на  орошаемом  и
неорошаемом  участках  в  засушливой  зоне.  Только  в  редкие  по
обилию  осадков  годы  на  неорошаемых  полях  воды  бывает  до¬
статочно  для  образования  высокого  урожая  зерновых.
 Для  обеспечения  высокого  урожая  зерновых  требуется  до
400  мм  доступной  влаги.  Районы  же  с  количеством  осадков  ниже
400—500  мм  в  год  занимают  огромные  территории  нашей  страны.
Сюда  относятся  районы  среднего,  особенно  нижнего  течения
Волги,  Северного  Кавказа,  юга  УССР,  большинство  районов
освоенных  целинных  и  залежных  земель,  многие  районы  Сибири
и  т.  д.
 316

Наряду  с  этим,  в  нашей  стране  имеются  большие  простран¬
ства,  где  приходная  часть  водного  баланса  целиком  покрывает
расходную.  Это  зона  достаточного  увлажнения,  но  и  в  ней  могут
быть  летом  периоды,  когда  запасы  влаги  в  почве  снижаются
ниже  оптимальных.  Наконец,  имеются  значительные  простран¬
ства,  где  приход  воды  превышает  ее  расход.  Это  зона  избыточ¬
ного  увлажнения.  Ясно,  что  имеются  и  все  переходы  от  одной
зоны  к  другой.  Кроме  того,  особенности  погодных  условий  года
могут  приводить  к  превращению  режимов.
 Таким  образом,  соотношение  между  приходом  воды  и  ее  рас¬
ходом,  между  осадками  и  испарением  является  важнейшей  чер¬
той  водного  режима  почв.  Ниже  мы  приводим  классификацию
типов  водного  режима  почв  на  территории  Советского  Союза
(по  А.  А.  Роде).  Основными  факторами  для  возникновения  того
или  иного  типа  водного  режима  автор  считает:  1)  рельеф  мест¬
ности,  2)  климатические  условия,  3)  водные  свойства  почвы  и
грунта,  4)  «аличие  грунтового  питания  влагой,  5)  раститель¬
ность,  6)  вечную  мерзлоту,  7)  деятельность  человека.
 Для  характеристики  климатических  условий  применяют  так
называемый  годовой  коэффициент  увлажнения  (КУ),  который
приравнивают  отношению  годовой  суммы  осадков  к  годовой  ве¬
личине  испаряемости.  Если  КУ  больше  единицы,  то  водный  ре¬
жим  складывается  по  типу  промывного;  если  КУ  меньше  еди¬
ницы,  то  к  осени  в  почве  создается  дефицит  влаги.  Исходя  из
этого  принципа  и  учитывая  особенности  названных  факторов,
выделяют  5  основных  типов  водного  режима  почв:  1)  мерзлот¬
ные,  2)  промывные  и  периодически  промывные,  3)  непромывные,
4)v  выпотные,  5)  ирригационные.  Каждый  из  указанных  типов
может  быть  в  свою  очередь  подразделен  на  подтипы.
 Приведем  примеры  количественного  распределения  влаги
в  некоторых  почвах.  Для  дерново-среднеподзолнстых  почв
(пашня)  И.  С.  Васильев  получил  следующие  годовые  данные,
относящиеся  к  слою  85  см.  (Все  данные  приведены  в  миллимет¬
рах.)  С  1/XI  1939  по  1/Х1  1940  г.  запасы  влаги  в  начале  периода
196,4,  осадки  728,2,  суммарное  испарение  404,2,  отток  176,9,  за¬
пас  влаги  в  конце  периода  343,5.  Следовательно,  в  данном  слу¬
чае  мы  имеем  дело  с  явно  промывным  типом  водного  режима
для  данного  слоя.  В  следующий  год  на  той  же  площадке  был
отмечен  очень  высокий  уровень  оттока  воды  в  глубокие  слои  и
совсем  ничтожное  испарение.  С  1/XI  1940  по  I/VII  1941  г.  запасы
илаги  в  начале  периода  —  343,  осадки  —  402,6,  испарение—64,3,
игток  —  409,6,  запас  влаги  в  конце  периода  —  272.
 В  дальнейшем  А.  А.  Роде  (1968)  произвел  обработку  всех
данных  И.  С.  Васильева  за  6  лет  и  получил  средние  данные,  при-
иодимые  в  табл.  108  (дерново-подзолистая  почва).
 В  той  же  табл.  108  мы  приводим  данные  А.  А.  Роде  (состав¬
ленные  на  основе  исследований  А.  Ф.  Большакова).  Эти  данные
 317

Таблица  108
Баланс  влаги  за  вегетационный  период  (в  лис)
 Мощный  чернозем  Курской  области
(слой  0—350  см,  среднее
за  1947—1953  гг.)
 Дерново-подзолистая  почва
Московской  области
(слой  0—100  см,  средние
за  1950—1956  гг.)
 Статья  баланса
 о
 ш
 к
 Пашня
 Статья  баланса
 Целинная
 степь
 Дубовый
 лес
 Приход
 Приход
 Осенний  запас
 Весенний  запас  ....
Приращение  запаса  .  .
Осадки  .  .
 293
 367
 74
 389
 273
 363
 90
 389
 Весенний  запас  ....
Осенний  запас  ....
Прирашение  запаса  .  .
Осадки
 961
 805
 156
 316
 1044
 707
 337
 299
 Итого
 463
 479
 Итого
 472
 63&
 Расход
 Сток  всех  видов  .  .  .
Эвакотранспирация  .  .
 38
 428
 69
 417
 Расход
 Эвакотранспирация  н
сток
 460
 623
 Итого
 466
 486-
 характеризуют  водный  режим  мощных  черноземов  под  целин¬
ной  луговой  степью  и  под  дубовым  лесом  Курской  области.
 ПУТИ  И  ПРИЕМЫ  РЕГУЛИРОВАНИЯ
ВОДНОГО  РЕЖИМА  ПОЧВ
 Регулирование  водного  режима  в  зоне  избыточного  и  вре¬
менно  избыточного  увлажнения.  Нельзя  рассматривать  регули¬
рование  водного  режима  в  этой  зоне  как  задачу  одностороннюю,
сводящуюся  только  к  отводу  или  сбросу  избытка  влаги.  Осо¬
бенно  неразумна  такая  постановка  вопроса  в  весеннее  время.
Нередки  случаи,  когда  уже  через  20—40  дней  после  окончания
снеготаяния  и  начала  весенних  полевых  работ  возникает  острый
недостаток  в  легкодоступной  влаге  в  наиболее  густо  населенных
корнями  слоях  почвы,  а  следовательно,  и  потребность  в  допол¬
нительных  количествах  свободной  воды.  Поэтому  в  ряде  слу¬
чаев  возникает  необходимость  не  в  удалении  воды  с  полей,  а  в
создании  запасов  ее  в  почве.  Это,  конечно,  не  исключает  слу¬
чаев  отвода  избыточной  воды,  например  при  близком  залегании
грунтовых  вод,  при  осушении  болотных  и  сильно  заболоченных
почв,  в  позднеосеннее  время  при  уборке  урожая  и  т.  п.
 Все  мероприятия,  окультуривающие  почву  и  ведущие  к  уве¬
личению  мощности  пахотного  слоя  (где  в  основном  и  сосредото¬
 318

чена  доступная  для  растений  влага),  к  повышению  пористости
подпахотного  слоя  и  доступности  для  растений  содержащейся
в  нем  влаги,  улучшают  водный  режим  дерново-подзолистых,
суглинистых  и  глинистых  почв.  Это  достигается  путем  рыхления
подпахотного  слоя,  постепенного  его  перемешивания  с  пахотным
при  одновременном  внесении  значительных  количеств  органиче¬
ских  удобрений,  извести,  возделывания  люпина  Как  зеленого
удобрения  и  другими  агротехническими  мероприятиями.
 Нередко  на  тяжелых  почвах  талые  воды  стоят  на  поверх¬
ности  в  течение  длительного  времени.  Вода  испаряется  быстрее,
чем  проникает  вглубь.  В  таких  случаях  важное  значение  приоб¬
ретает  грядкование  и  гребневание  поверхности  поля  с  осени,
узкозагонная  вспашка  с  профилированием  поверхности,  что  уско¬
ряет  стекание  избыточной  влаги,  а  иногда  и  наступление  физиче¬
ской  спелости  почв  для  обработки.  Когда  борозды  между  греб¬
нями  и  грядками,  а  также  продольные  понижения,  создающиеся
при  профилировании  поверхности,  идут  вдоль  склонов  и  упи¬
раются  в  соответствующие  каналы,  вода  отводится  за  пределы
поля.  В  других  случаях  она  отводится  с  пахотного  слоя,  оста¬
ваясь  в  пределах  осушаемого  участка.  Важным  приемом  следует
также  признать  планирование  поверхности  пашни,  устранение
микро-  и  мезопонижений  —  очагов  длительного  застоя  весенних
и  дождевых  вод.
 В  условиях,  когда  агротехнические  мероприятия  не  обеспе¬
чивают  благоприятного  водного  режима  в  почве,  возникает  не¬
обходимость  в  гидротехнических  приемах.  Последние  включают
либо  открытые  осушительные  каналы,  либо  более  часто  приме¬
няемые  траншейные  дрены  и  дренаж  из  гончарных  трубок.
 Открытые  осушительные  каналы  рассчитаны  на  прием  вод,
стекающих  с  поверхности  почвы,  а  также  вод  бокового  внутри-
почвенного  стока.
 Траншейные  дрены  и  подземный  трубочный  дренаж  рассчи¬
таны  на  прием  и  отвод  вод,  фильтрующихся  через  пахотный  слой
или  через  почвенно-грунтовую  толщу.  В  этом  случае  важной  за¬
дачей  является  обеспечение  стабильно  высокой  водопроницае¬
мости  слоя  почвы  над  дренами  и  дренажными  трубами.  Эта
задача  в  условиях  бесструктурных  и  микроструктурных  тяжелых
почв  севера  осуществляется  с  большими  трудностями.  В  связи
с  этим  несомненный  интерес  представляет  предложение
Л.  Н.  Степанова  о  засыпке  дрен  и  гончарных  труб  слоем  грунта,
оструктуренного  при  помощи  полимеров  и  приобретающего
вследствие  этого  высокую  фильтрационную  способность.
 Вместе  с  тем  следует  учитывать,  что  все  мероприятия,  обес¬
печивающие  профилирование  пространств  между  осушитель¬
ными  каналами  и  дренами,  приводят  к  значительному  повыше¬
нию  эффективности  гидротехнических  работ.
 Из  краткого  рассмотрения  приемов  регулирования  режима
почв  легко  сделать  заключение  о  многообразии  средств,  имею¬
 319

щихся  в  распоряжении  хозяйств  для  обеспечения  нормального
водного  режима  растений.  Обычно  задача  заключается  в  том,
чтобы  на  основе  глубокого  познания  законов  поведения  воды
в  почве  в  сложных  полевых  условиях  правильно  подобрать  наи¬
более  действенные  приемы  улучшения  водного  режима.
 Пути  регулирования  водного  режима  в  засушливой  зоне  и
зоне  неустойчивого  увлажнения.  Здесь  исключительную  роль
играет  запас  влаги  в  почве  к  началу  вегетационного  периода,
особенно  в  самых  верхних  слоях.  Так  как  в  конце  лета  в  этих
районах  в  корнеобитаемом  слое  почвы  запасы  доступной  расте¬
ниям  влаги  совершенно  ничтожны,  то  содержание  ее  к  весне
следующего  года  почти  целиком  определяется  количеством  позд¬
них  осенних  осадков,  а  также  степенью  использования  талых  вод.
 Рис.  75.  Культиватор-плоскорез  КП-2-250  для  обработки
почвы  в  степных  районах  с  сильно  выраженной  ветровой
эрозией.
 Борьба  за  создание  значительных  запасов  влаги  в  почве
к  весне  должна  начинаться  с  осени.  На  участках  с  заметными
склонами,  где  возникает  реальная  опасность  потери  воды  путем
поверхностного  стока,  зяблевую  обработку  часто  производят
осенью  поперек  склона.
 В  последние  годы  во  Всесоюзном  научно-исследовательском
институте  зернового  хозяйства  под  руководством'А.  И.  Бараева
создана  система  обработки  почвы,  позволяющая  наиболее  эф¬
фективно  решить  проблему  устранения  сдувания  снежного  по¬
крова  и  сохранения  талых  вод,  а  главное—защитить  почву  от
ветровой  и  в  какой-то  степени  от  водной  эрозии.
 В  основу  этой  системы  положена  обработка  почвы,  позволяю¬
щая  вести  борьбу  с  сорной  растительностью  и  вместе  с  тем
надёжно  сохранять  стерню  зерновых,  так  как  она  является  на»
дежной  защитой  от  перераспределения  снежного  покрова,  а
также  препятствием  ветровой  и  водной  эрозии.  Главным  ору¬
дием  обработки  в  таких  условиях  служит  широкозахватный
плоскорез  (рис.  75).
 320

Часто  для  снегозадержания  применяют  кулисы  из  высоко¬
рослых  растений  (кукурузы,  подсолнечника  и  др.).  Кулисы
прежде  всего  играют  ветроломную  роль,  они  оказывают  сопро¬
тивление  ветру,  резко  снижая  его  скорость  в  приземном  слое.
В  результате  значительно  снижается  и  развевающее  действие
иетра:  снег  не  переносится  вообще  или  переносится  в  весьма  ма¬
лой  степени.
 Для  целей  снегозадержания  применяется  также  вспашка
снега  специальными  орудиями  —  снегопахами.  Проезжая  этим
плугом  вдоль  или  поперек  поля  (в  зависимости  от  направления
господствующих  зимой  направлений  ветров),  создают  снежные
завалы,  которые  служат  препятствием  для  переноса  снега.
 Известна  также  роль  лесных  полос  в  собирании  или  накоп¬
лении  снега  на  полях.  Замедляя  скорость  ветра,  лесные  полосы
препятствуют  сдуванию  снега.  Запасы  воды  в  снеге  на  полях
среди  лесных  полос  нередко  превышают  количество  ее  на  полях
открытой  степи  на  30—40%.
 Однако  к  созданию  и  использованию  лесных  полос  как  на¬
копителей  снега  следует  подходить  весьма  продуманно.  Иногда
в  зонах,  прилегающих  непосредственно  к  полосам,  накапли¬
вается  много  снега,  который  не  только  мало  полезен  для  повы¬
шения  влагоемкости  почвы  всего  поля,  но  в  период  таяния  вы¬
зовет  ряд  нежелательных  или  даже  вредных  вторичных  явлений.
Так,  если  мощный  слой  снега  лег  на  мерзлую  почву,  то  при  бур¬
ном  снеготаянии  резко  возрастает  сток  и  снос  пахотного  слоя
почвы  в  понижения.  Кроме  того,  вследствие  повышенного
увлажнения  приполосных  частей  поля  почва  значительно  позд¬
нее  здесь  приходит  в  состояние  физической  спелости,  что  пре¬
пятствует  одновременной  механизированной  обработке  почвы.
Вот  почему  во  многих  районах  страны  избегают  применения  на
пахотных  землях  лесных  полос.  Так  поступают,  например,  во
многих  хозяйствах  степных  районов  Казахской  ССР.  В  тех  же
случаях,  когда  полосы  все  же  созданы,  следует  применять  до¬
полнительные  меры  против  неравномерного  распределения  снеж¬
ного  покрова.
 В  последние  годы  получил  распространение  новый  способ
регулирования  скорости  таяния  снега  и  поглощения  почвой  та¬
лых  вод,  представляющийся  физически  вполне  обоснованным,
("пег  перемежающимися  полосами  окрашивают  в  темный  цвет;
решающую  роль  при  этом  играет  резкое  уменьшение  отража-
юльной  способности  снега:  чем  темнее  поверхность,  тем  большая
члеть  поступившего  на  нее  лучистого  потока  поглощается  и  пе¬
реходит  в  тепло.  Получаемое  таким  образом  дополнительное
количество  тепла  расходуется  на  ускорение  процесса  таяния.
Чем  яснее  погода  и  слабее  ветер,  тем  больший  эффект  наблю¬
дается  от  окрашивания  снега,  т.  е.  тем  быстрее  освобождается
окрашенная  полоса  от  снега.  Вслед  за  таянием  снега  начинает
отгнивать  почва  на  этих  полосах,  а  талая  почва  служит  своеоб¬
 II  Физика  почв
 321

разным  приемником  влаги  при  таянии  снега  на  неокрашенной
полосе.
 Практическое  осуществление  описанного  приема  не  связано
с  непреодолимыми  трудностями.  Для  окраски  могут  служить
сажа,  измельченная  черноземная  почва  и  другие  черные  краси¬
тели  в  небольшом  количестве,  так  как  окрашивать  приходится
только  самую  поверхность  снега.  Чем  ровнее  и  глаже  поверх¬
ность  снега,  тем  меньше  требуется  красящего  вещества.  Во  мно¬
гих  случаях  1  г  красителя  оказывается  достаточной  для  окра¬
шивания  гектара  снега.
 После  окончания  снеготаяния  и  завершения  работ  по  запа¬
санию  влаги  в  почве  борьба  за  почвенную  влагу  ни  в  какой  сте¬
пени  не  может  считаться  завершенной.  В  почве  часто  бывает
накоплено  много  влаги,  но  технологическое  состояние  и  свой¬
ства  почвы  не  позволяют  производить  предпосевную  обработку
ее  и  посев.  Требуется  время  для  наступления  спелости  почвы,
в  течение  которого  вода  не  только  проникает  в  нее,  но  и  в  не¬
меньшей  степени  теряется  на  непроизводительное  испарение.
 Таким  образом,  задача  состоит  в  том,  чтобы  больше  воды
запасалось  в  глубоких  слоях  и  меньше  ее  испарялось  в  воздух»
Поэтому  следует  своевременно  производить  поверхностное  рых¬
ление,  или,  как  говорят,  покровное  боронование.  Последнее  при¬
водит  к  прерыванию  сплошности  водного  тела,  что  позволяет
самому  верхнему  слою  (4—7  см)  высохнуть  и  уберечь  влагу
нижележащего  слоя  от  испарения.
 В  последнее  время  в  связи  с  поступлением  в  сельское  хозяй¬
ство  мощных  скоростных  тракторов  открылась  реальная  воз¬
можность  производства  всего  цикла  весенних  работ  одним  про¬
ходом  трактора.  Легко  представить  себе,  что  впереди  трактора
идет  рыхлящее  орудие,  затем  зерно-туковая  сеялка  и  легкая
боронка.  В  нужных  случаях  могут  быть  одновременно  внесены
гербициды  для  борьбы  с  сорной  растительностью,  а  также  вклю¬
чен  в  агрегат  каток  для  прикатывания  посевов.  Скоростные
тракторы  позволяют  производить  обработку  при  более  высоких
влажностях,  что  создает  весьма  благоприятные  условия  для
прорастания  семян  и  быстрого  роста  культурных  растений.
 В  случаях,  когда  посев  произведен  в  просохший  верхний
слой,  весьма  целесообразно  прикатать  почву,  что  обеспечивает
лучший  контакт  семян  с  почвой;  снижение  пористости;  закры¬
вает  влагу  нижележащего  слоя  от  выдувания  ветром.
 Для  культур  сплошного  сева  возможность  воздействия  на
процесс  физического  испарения  практически  прекращается.  Для
полей,  предназначенных  под  культуры  позднего  сева,  борьба  за
сохранение  влаги  продолжается  почти  до  начала  лета.  В  этом
случае  поверхность  почвы  должна  быть  гладкой,  лишенной  греб¬
ней,  что  дает  минимум  испаряющей  поверхности.  При  этом  необ¬
ходимо  стремиться  к  минимуму  обработок.  Сорная  раститель¬
ность  должна  быть  уничтожена  при  помощи  гербицидов.
 322

Несмотря  на  высокую  эффективность  агротехнических  меро¬
приятий  по  улучшению  водного  режима  почй,  полного  успеха
в  обеспечении  растений  влагой  они  обычно  не  дают.  Только  оро¬
шение  полей  открывает  возможность  полного  регулирования  вод¬
ного  режима  в  условиях  сухого  климата.  Постоянное  расшире¬
ние  орошаемых  площадей  поставлено  в  качестве  важнейшей
проблемы  в  Директивах  XXIV  съезда  КПСС  и  постановлениях
партии  и  правительства.  Именно  на  орошаемых  площадях  про¬
изводится  вся  продукция'  хлопчатника,  риса.  Здесь  получают
предельно  высокие  урожаи  сахарной  свеклы  и  многих  других
культур.
 Вместе  с  тем  и  в  данном  случае  следует  иметь  в  виду  не
только  орошение,  но  и  правильно  построенную  систему  дренажа,
пресекающего  возможность  вторичного  засоления  и  вывода  цен*
нейших  орошаемых  земель  из  сельскохозяйственного  оборота.
 Для  зерновых  и  кормовых  культур  и  сейчас  важное  значение
имеет  так  называемое  лиманное  орошение,  предусматривающее
посев  пшеницы  на  землях,  где  задерживаются  талые  воды,  про¬
никающие  в  почвенно-грунтовую  толщу  и  служащие  источником
водного  питания  растений  в  течение  всего  вегетационного  пе¬
риода.
 Весьма  важное  значение,  по  крайней  мере  для  зерновых
культур,  имеют  влагозарядковые  поливы,  производящиеся  один
раз  перед  посевом.  Для  таких  поливов  требуется  менее  развитая
сеть  оросителей,  причем  последняя  может  быть  ликвидирована
еще  до  посевов.  Следовательно,  такой  тип  полива  ни  в  какой
степени  не  усложняет  работу  сельскохозяйственных  машин  и
тракторов  на  полях.  Правда,  водообеспеченность  зерновых  куль¬
тур,  особенно  во  второй  половине  вегетационного  периода,  при
этом  ниже,  чем  при  частых  летних  поливах.  Однако  урожай
зерновых  20  ц/га  и  выше  и  в  этих  случаях  гарантирован.
 Вместе  с  тем  уже  сейчас  созданы  и  испытываются  системы
автоматизированного  трубочного  полива,  пользование  которыми
не  связано  с  затратой  ручного  труда.  Вероятно,  таким  системам,
органически  связанным  с  приборами,  точно  и  объективно  уста¬
навливающими  сроки  очередного  полива  и  его  нормы,  принад¬
лежит  ближайшее  будущее.

ТЕПЛОВОЙ  РЕЖИМ  И  ТЕПЛОВОЙ  БАЛАНС
ПОЧВЫ  И  ДЕЯТЕЛЬНОЙ  ПОВЕРХНОСТИ
 ТЕМПЕРАТУРА  ПОЧВЫ  И  ПРОЦЕССЫ  ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
РАСТЕНИЙ  И  МИКРООРГАНИЗМОВ
 Зависимость  процессов  жизнедеятельности  растений  от
температуры  почвы  изучена  недостаточно.  Установленные  почти
100  лет  назад  температурные  интервалы  между  кардинальными
точками  признаются  до  настоящего  времени.  Согласно  этим  дан¬
ным  для  семян  каждого  вида  растений  при  их  прорастании
существуют  три  интервала  температур:  минимальный,  ниже  ко¬
торого  прорастание  семян  не  происходит:  оптимальный,  при  ко¬
тором  прорастание  происходит  быстрее  всего,  и  максимальный,
выше  которого  семена  также  не  произрастают.  Однако  гибель
растений  не  наблюдается  ни  при  минимальных,  ни  при  макси¬
мальных  температурах.
 В  этих  точках  растения  находятся  в  некотором  «оцепенении»,
при  котором  нарушается  согласованность  между  отдельными
функциями  растений,  но  продолжаются  другие  жизненные  про¬
цессы—дыхание,  ассимиляция,  превращение  веществ.
 В  табл.  109  приведены  данные  о  температурах  прорастания
семян.
 Таблица  109
 Кардинальные  температурные  точки  прорастания  семян
 Растение
 Минимум
 Оптимум
 1  Растение
 Минимум
 Оптимум
 Пшеница,  овес,  ячмень,
 Кукуруза,  просо  ....
 3—10
 37—44
 рожь
 1—5
 25—31
 Хлопчатник,  рис,  ара¬
 Гречиха,  свекла  ....
 3—5
 25—31
 хис
 12—14
 37—44
 Подсолнечник,  карто¬
 Дыня,  огурец
 15—18
 31—37
 фель
 5—6
 31—37
 По  этому  показателю  могут  быть  установлены  географо-кли-
матические  ареалы  возделывания  тех  или  иных  культур.  Куку¬
рузу,  например,  лучше  высевать  в  то  время,  когда  в  почве
(в  зоне  залегания  семян)  устойчиво  установится  температура
8—10°.  В  противном  случае  семена  длительно  не  прорастают  и
гибнут.  На  севере  это  сдвигает  сроки  посева  на  конец  мая  —
начало  июня,  что  резко  сокращает  безморозный  период,  в  тече¬
ние  которого  растения  кукурузы  могут  вегетировать.
 324

Однако  прорастание  семени  можно  рассматривать  лишь  как
начало  жизненных  функций  растений.  В  процессе  онтогенеза
растения  тесно  связаны  с  большим  комплексом  процессов,  про¬
исходящих  в  почве,  каждый  из  которых  является  функцией  тем¬
пературы.  Можно,  например,  указать,  что  растворимость  любых
минеральных  веществ  является  функцией  температуры  точно  так
же,  как  вязкость  воды  обратно  пропорциональна  температуре.
При  температуре  4°  С  вязкость  воды  достигает  величины,  прак¬
тически  прекращающей  поступление  ее  в  растение.  Все  химиче¬
ские  реакции  в  почве  и  в  корнях  зависят  от  температуры.  От  по¬
следней,  как  мы  видели,  зависит  растворимость  кислорода  и
углекислоты  в  почвенном  растворе,  а  также  адсорбция  этих
газов  на  поверхности  почвенных  частиц.  От  температуры  зави¬
сит  и  скорость  газообмена  (диффузия)  между  почвенным  и
атмосферным  воздухом.
 Температура  почвы  весьма  сложно  действует  на  скорость  по¬
ступления  воды  в  корни  растений,  а  также  на  величину  транспи¬
рации.  Это  происходит  вследствие  того,  что  при  понижении  тем¬
пературы  невозможно  быстрое  поступление  воды  в  растение*
уменьшается  скорость  поступления  воды  из  почвы  к  корням.
Если  при  25°  С  водоотдающую  силу  почвы  принять  за  1,  то  при
0°  она  составит  от  7з  до  !/г  этой  величины.  Как  уже  было  ука¬
зано,  повышается  вязкость  воды,  и  вследствие  этого  при  пони¬
жении  температуры  снижается  поступление  воды  не  только  из;
почвы  в  корни,  но  и  движение  ее  по  корню.  Наконец,  увеличи¬
вается  вязкость  и  снижается  проницаемость  протоплазмы  кле¬
ток,  что  также  снижает  скорость  передвижения  влаги  по  расте¬
нию.  Все  это  приводит  к  изменению  скорости  роста  корней.
 Разные  ростовые  процессы,  например,  в  корнях  пшеницы
по-разному  реагируют  на  температуру  почвы:  в  то  время  как
общий  прирост  по  длине  и  увеличение  сырого  веса  уже  при
15°  С  достигают  величин,  близких  к  оптимальным,  образование
клеток  вдоль  корневого  стержня  требует  более  высоких  темпе¬
ратур.  Однако  необходимо  учитывать,  что  рассматриваемый
вопрос  очень  сложен.  Температуры  почвы  и  воздуха  действуют
совместно,  а  современные  методы  пока  редко  позволяют  разгра¬
ничить  действие  каждого  из  них.
 Наиболее  мощная  корневая  система  у  озимой  пшеницы  раз¬
вивается  при  сравнительно  низких  температурах  почвы  (12—
20°С),  в  то  время  как  у  кукурузы  самая  разовитая  корневая  си¬
стема  и  лучший  рост  надземной  части  наблюдаются  при  высоких
температурах  (20—28°  С).  Наибольшая  масса  клубней  картофеля
получается  при  средней  температуре  почвы  15—18°  С.
 Температура  почвы  сильно  сказывается  не  только  на  кор¬
невой  системе,  но  и  на  росте  и  накоплении  массы  урожая  над¬
земной  части  растений.  Это  происходит  вследствие  воздействия
1U1  условия  роста  корней,  а  кроме  того,  температура  почвы
нссьма  существенно  влияет  на  все  процессы  массо-  и  энергооб¬
 325

мена  в  системе  почва  —  растение—атмосфера.  Урожай  плодов
томатов,  например,  достигает  наибольшей  величины,  когда  тем¬
пература  почвы  поддерживается  на  уровне  30—35°  С.
 Г.  Т.  Селянинов  приводит  интересные  данные  о  требованиях
разных  видов  растений  к  температуре  почвы  (табл.  110),  из  ко¬
торых  следует,  что  холодостойкие  растения  начинают  свой  рост
при  температуре  почвы  ниже  5°С  (редис,  лук),  другие  растения
(просо,  сорго,  хлопчатник)  —  только  при  12—14°  С.
 Таблица  110
 Требования  культурных  растений  к  температуре  почвы
 Типичные  растения  температурных
зон
 Температура  (градусов)
 Сумма
 средних
 температур
 начало
 роста
 конец
 созревания
 Самые  скороспелые  овощи  .  .  .
 Ниже  5
 8
 500
 Ранние  корнеплоды
 5
 10
 1000
 Картофель
 8
 10
 1200
 Ячмень
 5
 10
 1400
 Пшеница  яровая
 5
 10—12
 1600
 Подсолнечник
 8—10
 10
 1800
 Просо 	*.  .
 10
 10—12
 1800
 Кукуруза  ранняя
 10—12
 12
 1900
 Хлопчатник  американский  .  .  .
 13—14
 12
 3000
 Хлопчатник  египетский
 13—15
 12-13
 4000
 Таблица  111
 Зависимость  роста  клубней  картофеля  от  температуры  почвы
 Темпера¬
 тура
 (градусов)
 Среднее
число
клубней
в  лунке
 Средний  вес  (г)
 Темпера¬
 тура
 (градусов)
 Среднее
число
клубней
в  лунке
 Средний  вес  (г)
 всех
клубней
в  лунке
 ОДНОГО
 клубня
 всех
клубней
в  лунке
 ОДНОГО
 клубня
 11-12
 8,2
 22,0
 2,5
 21
 12,5
 54,2
 6,0
 15
 12,5
 42,7
 5,4
 24—25
 12,8
 51,0
 4,2
 18
 11,2
 56,0
 7,0
 27—30,5
 10,2
 9,5
 0,5
 Особо  важное  значение  имеет  температура  почвы  для  накоп¬
ления  урожая  в  клубнях  картофеля  и  в  определении  его  семен¬
ных  свойств.
 В  табл.  111  мы  приводим  данные  Ф.  Джонса,  X.  Мак  Киннея
и  X.  Феллоуса  по  зависимости  роста  клубней  картофеля  от  тем¬
пературы  почвы.
 Несмотря  на  то,  что  опыт  закончен  преждевременно,  так  как
вес  клубней  невелик,  совершенно  ясно,  что  при  температурах
выше  18—21°  С  урожай  клубней  падает.
 Значительный  интерес  представляют  результаты  длительных
исследований  С.  И.  Радченко  по  влиянию  температурных  гра-
 326

диентов  на  процессы  жизнедеятельности  растений.  Термовегета¬
ционный  домик  оригинальной  конструкции  позволил  автору  по¬
лучить  ценную  информацию  о  реакции  растений  на  градиенты
между  средой  и  растением.  В  частности,  было  установлено,  что
высшие  растения  приспособлены  к  режиму  отрицательного  пере¬
пада  температур,  т.  е.  к  режиму,  при  котором  в  летний  день
температура  почвы  ниже  температуры  воздуха.
 В  результате  многочисленных  опытов  с  овощными  культу¬
рами  было  установлено,  что  рассада  капусты,  томатов,  огурцов,
воспитанная  в  условиях  отрицательного  температурного  гра¬
диента,  а  также  растения,  выращенные  из  этой  рассады,  оказы¬
ваются  более  устойчивыми  к  пониженным  температурам,  болез¬
ням  и  засухе.
 В  дальнейшем  С.  И.  Радченко  на  основе  градиентного
принципа  исследования  разработал  оригинальную  теорию  тем¬
пературного  режима  среды  и  растения.
 Все  сказанное  выше  убедительно  говорит  о  многогранности
влияния  температуры  почвы  на  процессы  жизнедеятельности  и
продуктивность  культурных  растений.
 Температура  почвы  имеет  большое  значение  и  для  жизнедея¬
тельности  микроорганизмов.  Чувствительность  микронаселения
почвы  к  ее  температуре  столь  значительна,  что  существует  груп¬
пировка,  или  классификация,  микроогранизмов  по  их  отноше¬
нию  к  температуре.
 1. 	Мезофильные  микроорганизмы,  оптимум  температуры  для
которых  колеблется  в  пределах  20—40°.  Но  они  могут  разви¬
ваться  и  в  пределах  от  3  до  45°.  К  этой  группировке  отно¬
сится  большинство  почвенных  бактерий,  грибов,  актиномице-
тов.
 2. 	Психрофильные  организмы,  имеющие  температурный  опти¬
мум  в  пределах  10—20°.  Эти  организмы  проявляют  жизнедея¬
тельность  даже  при  температурах  ниже  нуля  (железо-бактерии
и  Др.)-
 3. 	Термофильные  с  температурным  оптимумом  в  50—60°С.
 Между  этими  группами  имеются  переходные,  к  которым  от¬
носятся  так  называемые  термоталерантные  микроорганизмы,  не
имеющие  температурного  оптимума,  но  замедляющие  свой  рост
в  пределах  высоких  температур.
 Е.  Н.  Мишустин  показал,  что  одни  и  те  же  бактерии  имеют
разные  температурные  оптимумы  в  зависимости  от  того,  какие
температуры  преобладают  в  почве  того  района,  откуда  они  были
получены.  Чем  выше  температура  почвы  данного  района,  тем
выше  температурный  оптимум  для  бактерий  этого  района.  Для
большинства  микроорганизмов,  играющих  существенную  роль
в  питании  растений,  оптимум  температур  обычно  лежит  в  об¬
ласти  20—30°,  хотя  он  установлен  в  лабораторных  условиях  и
имеется  очень  мало  данных,  подтверждающих  это  положение
долевыми  данными.
 327

Э. 	Рассел  и  X.  Хатчинсон  приводят  следующие  данные  о
влиянии  температуры  почвы  на  численность  бактериальной
 почвенной  флоры  (табл.  112).
 Из  этих  данных  видно,  что
в  почве,  обработанной  толуо¬
лом,  наибольшая  численность
почвенной  микрофлоры  бывает
при  температурах  20—30°  С.
Аналогичные  данные  приво¬
дятся  по  ходу  процессов  ам¬
монификации  и  нитрификации,
по  скорости  разложения  орга¬
нических  удобрений,  и  других
веществ.
 Данные  Ф.  Р.  Джонса  и
 В. 	Тисдаля  о  влиянии  темпе¬
ратуры  почвы  на  размеры  корневых  клубеньков  сои  говорят  о
том,  что  максимум  их  находится  в  пределах  24—27°  С.
 Таким  образом,  температура  почвы  является  одним  из  ре¬
шающих  факторов  жизни  растений  и  почвенных  микроорганиз¬
мов,  а  следовательно,  и  в  таких  важнейших  процессах  на  земле*
как  образование  и  разрушение  органических  веществ  вообше
в  круговороте  элементов  и  соединений  на  нашей  планете.
 Температура  почвы  весьма  тесно  связана  с  температурой
приземного  слоя  атмосферы.  Между  ними  непрерывно  протекают
процессы  энергообмена.  Особенно  важное  значение  этот  энерго¬
обмен  приобретает  летом  в  ночное  время  суток,  когда  почва  вы¬
ступает  как  весьма  мощный  и  инерционный  источник  тепла  для
обогрева  воздуха  и  растительности.
 Температурный  режим  почвы  является  существенным  факто¬
ром  почвообразования.  Под  влиянием  градиентов  температур
происходит  непрерывный  процесс  движения  влаги  в  почве  как
в  капельно-жидком,  так  и  в  парообразном  видах.  Если  про¬
цессы  почвообразования  затухают  в  пересушенной  почве,  то  в
неменьшей  мере  они  тормозятся  при  низких  либо  чрезмерно  вы¬
соких  температурах.  'Наоборот,  при  оптимальном  сочетании
температуры  и  влажности  многие  процессы  в  почве  протекают
весьма  бурно,  что  приводит  к  нарастанию  уровня  плодородия.
Примером  могут  служить  наши  черноземы  с  огромными  запа¬
сами  гумуса.  Обратная  картина  наблюдается  на  орошаемых
сероземах,  где  процессы  минерализации  органических  веществ
часто  идут  до  конца  именно  вследствие  чрезмерно  высоких  тем¬
ператур.
 Перепады  температур,  особенно  смена  положительных  и  от»
рицательных,  замерзания  и  оттаивания,  часто  также  являются
важнейшими  факторами  почвообразования.  Вот  почему  изучение
температур  в  почве,  закономерностей  их  изменения  является
важнейшей  задачей  почвоведения,  и  в  частности  физики  почв.
 Т  аблица  112
 Влияние  температуры  почвы,
обработанной  толуолом,
на  численность  бактериальной  флоры
 (в  млн.  на  1  г  сухой  почвы)
 Время
 инкубации
 (дней)
 Температура  (градусов)
 5-12
 20
 30
 40
 0
 8,5
 8,5
 8,5
 8,5
 13
 73
 187
 197
 148
 25
 101
 128
 145
 52
 328

МЕТОДЫ  И  ПРИБОРЫ  ДЛЯ  ИЗУЧЕНИЯ
ТЕМПЕРАТУРЫ  ПОЧВЫ
 Важнейшей  задачей  физики  почв  следует  признать  изучение
температуры  поверхности  почвы,  так  как  именно  на  поверхности
происходит  трансформация  лучистой  энергии  солнца  в  тепло¬
вую.  По  этой  температуре  часто  удается  предвычислить  другие
тепловые  характеристики  почвы.  Вместе  с  тем  изменение  темпе¬
ратуры  поверхности  почвы  представляет  большие  технические
трудности,  так  как  даже  сравнительно  малогабаритные  датчики
одновременно  измеряют  температуру  более  глубоких  слоев*
равно  как  и  температуру  припочвенного  воздуха.  Кроме  того»
 датчик  нередко  подвергается  непосредственному  нагреву  прямой
солнечной  радиации.  В  связи  с  этим  важно  правильное  распо¬
ложение  термометра  при  производстве  измерения.  У  ртутного-
термометра  для  измерения  температуры  поверхности  почвы  де¬
ления  на  шкале  нанесены  через  0,5°,  резервуар  стеклянный,
цилиндрический;  шкала  градуирована  от  —25  до  +60°  С.  Раз¬
меры  термометров  и  техника  их  укладки  на  поверхности  почвы
свидетельствуют  о  том,  что  температура  самой  поверхности  опре¬
деляется  с  погрешностями.  Поэтому  поиски  новых  методов  из¬
мерения  температуры  поверхности  почвы  продолжаются.  В  на-
сюящее  время  большое  распространение  для  измерения  темпе¬
ратуры  поверхности  почвы  получают  электрические  термометры.
 Термопаук  (рис.  76).  Свое  название  прибор,  созданный  в
АФИ,  получил,  по  внешнему  виду  расположения  измерителей
 329>

•температуры  на  поверхности  почвы.  Прибор  основан  на  исполь*
зовании  термопар  медь—константан.  Он  состоит  из  16  последо¬
вательно  соединенных  термопар.  Такое  количество  равномерно
распределенных  на  поверхности  почвы  термопар  позволяет
■быстро  и  точно  измерять  осредненную  по  площади  температуру
поверхности  почвы.  «Горячие»  спаи  термопар  укладывают
в  плотном  соприкосновении  с  поверхностью  почвы  и  закрепляют
специальными  держателями.  Все  «холодные»  спаи  термопар  за¬
кладывают  в  тонкие  каналы,  просверленные  в  массивном
алюминиевом  диске  так,  чтобы  они  были  электрически  изолиро¬
ваны  от  последнего.  Температура  холодных  спаев  определяется
путем  измерения  температуры  диска.  Измерения  ведутся  при
помощи  магнитноэлектрического  гальванометра  чувствитель¬
ностью  1  ма/деление.  Отклонение  стрелки  гальванометра  про¬
порционально  разности  температуры  горячих  и  холодных  спаев.
Измерения  могут  быть  произведены  на  некотором  расстоянии
от  места  установки  прибора.  Прибор  безотказный  в  работе,  удоб¬
ный,  а  получаемые  им  данные  отличаются  точностью  и  надеж-
.ностью.
 Температура  почвы  на  глубине  20  см  на  всей  сети  гидро-  и
агрометеостанций  измеряется  при  помощи  коленчатых  термомет¬
ров  Саввинова.  Комплект  включает  четыре  термометра,  рассчи¬
танных  на  определение  температуры  на  глубинах  5;  10;  15  и
20  см.  Немного  выше  ртутного  резервуара  прибор  изогнут  под
углом  135°.
 Термометры  Саввинова  устанавливают  в  ,почве  следующим
образом.  Роют  яму  с  одной  вертикальной  стенкой.  На  опреде¬
ленной  глубине  вдавливают  в  почву  ртутные  резервуары  термо¬
метров.  После  этого  яму  закрывают,  сохраняя  природную  после¬
довательность  слоев.  Для  отсчета  температуры  наблюдатель  дол¬
жен  располагаться  так,  чтобы  глаз  его  находился  на  верхнем
уровне  мениска  ртути.  Часто  для  этого  наблюдателю  приходится
производить  отсчет'в  лежачем  положении.
 Термометры  Саввинова  должны  быть  признаны  непригод¬
ными  для  измерения  температуры  поверхности  почвы,  особенно
при  производстве  измерений  на  полях,  занятых  сельскохозяй¬
ственной  культурой.
 При  частых  измерениях  «аблюдатель  производит  весьма  су¬
щественные  деформации  в  растительном  покрове  и  в  сложении
верхнего  слоя  почвы,  что  немедленно  сказывается  на  темпера¬
туре  верхних  слоев  почвы.
 Для  измерения  температуры  в  разных  слоях  почвы  в  настоя¬
щее  время  применяют  металлические,  а  также  полупроводнико¬
вые  термометры  сопротивления.  В  качестве  датчиков  в  группе
этих  приборов  используются  так  называемые  термисторы,  или
терморезисторы,  обладающие  весьма  высоким  температурным
коэффициентом  сопротивления  —  от  3  до  5%  (при  изменении
температуры  термистора  на  1°С  его  сопротивление  изменяется
 330

ада  указанное  число  процентов  от  начальной  величины  сопротив¬
ления  при  20°С).  Вследствие  этого  все  приборы  с  этими  датчи¬
ками  удается  сделать  дистанционными,  портативными,  а  в  каче¬
стве  регистрирующего  аппарата  применять  простые  по  конструк¬
ции  микроамперметры  или  самописцы,  которые  включаются
в  диагональ  неравновесного  моста.
 Штанговый  почвенный  полупроводниковый  термометр.  Пред¬
назначен  для  измерения  температуры  на  глубинах  до  1  м  и
глубже  по  одной  вертикали.  Диапазон  измеряемых  температур
от  —20  до  +40°С.  Точность  измерения  +0,2°С.  Термометр  при¬
годен  для  измерения  температуры  в  указанных  слоях  почвы  не
только  летом,  но  и  зимой.  В  стержне  прибора,  изготовленном  из
винипластовых  трубок,  имеется  5  термисторов,  расположенных,
на  глубинах  измерений  (5;  10;  20;  50  и  100  см).  От  термосопро¬
тивлений  идут  соединительные  провода  к  штепсельным  вилкам.
Длина  проводов  произвольная.  Она  определяет  возможное  рас¬
стояние  от  места  остановки  термометра  до  местонахождения  из¬
мерительного  прибора.  Технически  вполне  возможны  расстояния
от  нескольких  метров  до  сотен  метров.  Для  погружения  термо¬
метра  в  почву  необходимо  пробурить  скважину.  Бур  для  этих
целей  придается  к  комплекту  прибора.  После  установки  прибора
рекомендуется  в  течение  нескольких  дней  не  производить  изме¬
рений  с  расчетом,  чтобы  почва  уплотнилась,  приобрела  нату¬
ральное  строение,  а  кольца  штанги  пришли  бы  в  совершенный
контакт  с  почвой.
 Почвенный  многоточечный  полупроводниковый  электротер¬
мометр.  Как  и  предыдущие  приборы,  предназначен  для  дистан¬
ционного  измерения  температуры  почвы  в  различных  точках
поля  в  диапазоне  от  —20  -j-40pC.  Точность  измерений  +1°.  Дат¬
чики  температуры  устанавливают  на  нужных  глубинах  —  от  5  см
до  5  м.  В  качестве  чувствительного  элемента  в  приборе  исполь¬
зованы  полупроводниковые  термосопротивления  (ТС).  Прибор
состоит  из  датчиков  температуры  (10  или  20  шт.)  и  измеритель¬
ного  моста.  Каждый  датчик  типа  ММТ-4  герметически  вмонти¬
рован  на  конце  резиновой  трубки,  сквозь  которую  проходят
2  провода  к  штепсельной  вилке.  Последняя  служит  для  подклю¬
чения  термосопротивления  к  измерительному  прибору.  Отсчет
температуры  производят  по  шкале  микроамперметра,  включен¬
ного  в  измерительную  диагональ  моста.
 В  приборе  имеется  распределительное  устройство,  предна¬
значенное  для  поочередного  подключения  к  мосту  каждого  из
1ермометров.
 Для  установки  точечных  электротермометров  на  нужную
глубину  бурят  скважину  и  на  дно  ее  опускают  термометр.  При
•>том  важно  проследить,  чтобы  чувствительное  окончание  дат¬
чика  достигло  дна  скважины.  В  тех  случаях,  когда  термометр
установлен  на  глубину  20  см  или  меньше,  необходимо  часть
шланга  расположить  горизонтально  на  дне  скважины.
 331

Пахотный  почвенный  электротермометр  (рис.  77).  Предна¬
значен  для  быстрого  измерения  температуры  в  пахотном  слое
почвы  в  диапазоне  от  0  до  40°  С  с  точностью  +0,5°.  Это  пере¬
носный  прибор,  с  помощью  которого  легко  установить  сроки
наступления  температуры  почвы,  необходимой  для  начала  сева
теплолюбивых  культур  (хлопок,  кукуруза,  просо  и  др.).  Сам  тер¬
мометр  состоит  из  рукоятки,  полого  металлического  стержня,
наконечника  из  металла,  заканчивающегося  латунной  кониче¬
ской  трубкой.  Внутри  трубки  расположен  термометр,  от  которого
через  полый  стержень  и  рукоятку  к  измерительному  прибору
протянут  электропровод.  На  наружной  поверхности  полого
 Рис.  77.  Полупроводниковый  почвенный  штанговый
электротермометр.
 стержня  нанесены  деления,  позволяющие  определять  глубину
погружения  датчика  в  почву.  Для  измерения  температуры
служит  неравновесный  мост.  После  каждого  измерения  стержень
извлекается  из  почвы  и  погружается  в  новой  точке.  Каждое
определение  температуры  занимает  не  более  3  минут.
 Таким  образом,  в  настоящее  время  создан  класс  приборов,,
позволяющих  измерять  температуру  почвы  дистанционно  в  лю¬
бых  точках  поля  на  разной  глубине.  Эти  приборы  также  позво¬
ляют  производить  на  электронных  самописцах  непрерывную
запись  температур  почвы  за  длительные  отрезки  времени  (на¬
пример,  за  весь  вегетационный  период).
 ТЕПЛОВЫЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ  ПОЧВЫ
 Понять  закономерности  в  ходе  температуры  почвы  удается"
только  на  основе  знания  процессов  теплопередачи.  Скорость
передачи  тепла  в  почве  определяется  тепловыми  характеристи¬
ками.  Основными  тепловыми  характеристиками  почвы  являются:
 332

ее  объемная  теплоемкость  С  и  коэффициент  теплопровод¬
ности  Я.
 Объемная  теплоемкость  почвы  С  —  это  количество  тепла
(в  калориях),  затрачиваемого  для  нагревания  1  см3  почвы
на  1°С.  Объемная  теплоемкость  С  связана  с  ее  удельной  тепло¬
емкостью  с  л  плотностью  почв  р  соотношением:
 С  =  ср.
 Для  большинства  почв  в  абсолютно  сухом  состоянии  тепло¬
емкость  меняется  в  сравнительно  узких  пределах:  от  0,17  до
 0,2  кал/см3-град.  Таким  образом,  в  общем  случае  можно  счи¬
тать,  что  теплоемкость  в  зависимости  от  влажности  может
колебаться  в  пределах  от  0,17  до  1  кал/смъ-град.
 Точное  определение  теплоемкости  почв,  как  и  любых  других
тел  и  материалов,  производится  калориметрически.  К  сожале¬
нию,  этот  метод  довольно  трудоемкий,  и  далеко  не  в  каждой
лаборатории  имеется  возможность  производить  эти  опреде¬
ления.
 В  большинстве  случаев  можно  довольствоваться  представле¬
ниями  о  теплоемкости  почвы,  получаемыми  по  данным  ее  влаж¬
ности.  Если  знать,  что  в  1  см?  влажной  почвы  содержится  1  г
сухой  почвы  и  0,3  г  воды,  то  нетрудно  видеть,  что  теплоем¬
кость  такой  почвы  приближенно  равна  0,5  кал/см3-град.
 Из  сказанного  следует,  что  чем  больше  влаги  может  удержи¬
вать  почва,  т.  е.  чем  выше  ее  влагоемкость,  тем  более  высокой
может  быть  ее  теплоемкость  и  тем  больше  тепла  требуется  на
ее  обогрев.  Отсюда  и  происходят  представления  о  тяжелых*
влагоемких  почвах,  как  о  почвах  холодных,  и  о  песчаных  почвах,
отличающихся  незначительной  влагоемкостью,  как  о  почвах
теплых,  т.  е.  быстро  и  легко  нагревающихся.
 Коэффициент  теплопроводности  почвы  (Я)  характеризует
количество  тепла,  передаваемое  от  поверхности  вглубь  или
в  обратном  направлении,  через  единицу  протяженности  (см)
в  единицу  времени  при  градиенте  температур,  равном  единице,
и  имеет  размерность  калием-сек*град.
 Теплопередача  в  многофазной  среде,  какой  является  почва,
осуществляется  разными  путями:  1)  от  частицы  к  частице  через
разделяющую  их  среду  (через  воздух  с  парами  воды  или  через
воду);  2)  через  непосредственные  контакты  частиц  между  собой
(благодаря  теплопроводности  твердых  тел);  3)  излучением  от
частицы  к  частице;  4)  конвекцией  через  газ  и  жидкость.
 Из  анализа  этих  способов  теплопередачи  можно  заключить,
как  меняется  величина  теплопередачи  в  зависимости  от  тех  или
иных  особенностей  и  от  физического  состояния  самой  почвы.
Теплопроводность  почвы  зависит  от  ее  плотности  и  пористости,
содержания  влаги  в  ней,  дисперсности  и  минералогического  со¬
става.  Чем  выше  теплопроводность,  тем  лучше  теплопередача  и
гем  быстрее  прогревается  и  охлаждается  почва.
 333

Определение  тепловых  характеристик  почвы  может  быть»
произведено  тремя  путями:  1)  анализом  естественного  темпе¬
ратурного  поля;  2)  лабораторными  измерениями  на  насыпных
или  монолитных  образцах;  3)  соответствующим  прибором  в  по¬
левых  условиях  с  почвой  природного  сложения.
 Анализ  указанных  методов  позволяет  отдать  предпочтение-
полевому  методу,  главным  образом  потому,  что  при  этом  мы
получаем  возможность  изучения  не  только  интересующих  нас-
характеристик,  но  и  динамики  последних  во  времени  в  зависи¬
мости  от  условий,  возникающих  в  почве.
 Сущность  методов  изучения  тепловых  характеристик  в  поле¬
вых  условиях  обычно  состоит  в  том,  что  в  почву  вводится  нагре¬
ватель  и  изучается  созданное  им  температурное  поле.  Измеряя
либо  температуру  самого  зонда,  либо  температуру  почвы  на  точ¬
ном  расстоянии  от  него,  можно  по  соответствующим  формулам
определить  коэффициент  теплопроводности  К,  коэффициент  тем¬
пературопроводности  К,  объемную  теплоемкость  С  и  произведе¬
ние  объемной  теплоемкости  на  коэффициент  теплопроводности.
 М.  А.  Каганов  разработал  полевой  метод  определения  тепло¬
вых  характеристик  при  помощи  зонда,  которому  в  течение  всего
опыта  сообщается  постоянная  мощность.  Последнее  легко  дости¬
гается  пропусканием  через  нагреватель  тока  постоянной  силы-
Испытание  выдержал  шаровой  зонд  (ШЗ).  Он  состоит  из  шара,_
составленного  из  двух  полушарий  радиусом  1  см,  выдавленных
из  медного  листа  толщиной  0,3  мм.  Внутри  зонда  на  металли¬
ческом  сердечнике  монтируется  нагреватель  из  манганиновой
проволоки.  Измерение  температуры  зонда  производится  при-
помощи  термопары  медь—константан.  Один  из  спаев  закреп¬
ляется  на  внутренней  поверхности  ►  оболочки.  Второй  («холод¬
ный»)  спай  выводится  наружу  и  помещается  в  почве  на  некото¬
ром  расстоянии  от  шара  на  той  же  глубине,  для  того  чтобы
исключить  влияние  суточного  хода  температуры  в  почве  на  по¬
казания  прибора.
 По  данным  измерений  строится  график.  На  оси  ординат  от¬
кладываются  деления  гальванометра,  пропорциональные  темпе¬
ратурным  изменениям  зонда,  а  на  оси  абсцисс  —  величины
 -—===,  где  t—время  опыта.
 Используя  данные  этого  графика,  находим  значение  коэффи¬
циента  теплопроводности  К  по  формуле
 х  =  , 	р-
 А-кат^  ’
 где:  Р  —  мощность  тока,  поданная  к  нагревателю  (в  данной®
случае  Я  =  0,2  кал/сек),  а  —  градуировочный  коэффициент  тер¬
мопары  (а  —0,35  град/деление),  г  —  радиус  шара,  пт—наи¬
больший  показатель  по  шкале  гальванометра.
 334

Коэффициент  температуропроводности  К  рассчитывается  по»
формуле:
 В  отличие  от  других  “методов,  предложенных  для  этой  цели,,
прибор  характеризуется  большой  точностью,  возможностью  из¬
мерения  теплопроводности  в  тонком  слое  почвы  и  получения,
профиля  коэффициента  теплопроводности  на  глубине  почвы.
 Рассмотрим  основные  данные,  касающиеся  зависимости-
коэффициента  теплопроводности  почвы  от  ее  дисперсности*
влажности,  плотности  и  других  свойств.  По  этому  вопросу  на¬
коплен  большой  материал  у  нас  и  в  зарубежной  литературе.
 А.  Ф.  Чудновский  исследовал  теплопроводность  песка  в  за¬
висимости  от  его  дисперсности  и  пришел  к  заключению,  что
крупный  песок  обладает  вдвое  большей  теплопроводностью,  чем.
мелкий.  Этим  автор  объясняет  существующее  представление:
о  теплых  песчаных  почвах  и  холодных  глинистых.  Однако
объяснение  существованию  «теплых»  и  «холодных»  почв  можно
найти  и  в  величинах  теплоемкости.
 Многочисленные  исследования  теплопроводности  и  других
тепловых  свойств  различных  пород  провел  М.  С.  Керстен.
Однако  в  связи  с  тем,  что  данные  для  почй,  различных  по  меха¬
ническому  составу,  различаются  и  по  всем  другим  показателям,
выяснить  зависимость  теплопроводности  от  механического  со~
става  породы  не  удается.
 В  работе  С.  Дж.  Ричардса,  Р.  М.  Хангана  и  Т.  М.  Макко-
лина  можно  найти  данные  о  том,  что  теплопроводность  песка
равна  0,0016,  а  суглинка  —  0,0024  кал/см-  сек  -град.  Эти  дан¬
ные  противоречат  тем,  что  мы  видели  в  работе  А.  Ф.  Чуднов-
ского.  Теоретически  трудно  установить,  чьи  данные  верны.  Ско¬
рее  всего,  и  те  и  другие  могут  иметь  место  в  зависимости  от
укладки  частиц.  На  самом  деле,  через  крупные  песчаные  ча¬
стицы  теплопередача  выше,  но  зато  контакты  в  этом  случае-
могут  оказаться  несовершенными.  Вместе  с  тем  в  тонкодисперс¬
ных  породах  хотя  пересеченность  частиц  больше,  но  контак¬
тов  тоже  больше,  и  они  могут  быть  весьма  совершен^
ными.
 Но,  как  известно,  дисперсность  данной  почвы  —  величина'
постоянная,  и  поэтому  ее  достаточно  изучить  однажды.  Значи¬
тельно  важнее  знать,  какова  зависимость  теплопроводности  от-
плотности  и  влажности,  которые  меняются  непрерывно  во  вре--
мени.
 Приятно  отметить,  что  именно  эти  зависимости  изучены  наи¬
более  полно.
 В  работах  вышеназванных  трех  авторов  мы  находим,  что  в
песках  при  изменении  влажности  от  4,5  до  18,1%  к  весу  почвы-
теплопроводность  меняется  от  0,091  до  0,30  кал/см*сек-град,
 335.

т.  е.  более  чем  в  три  раза.  Данные  же  для  суглинков  свиде¬
тельствуют  о  том,  что  при  изменении  влажности  от  5—6  до
22—26%  к  весу  почвы  теплопроводность  увеличивается  только
вдвое.  Это  несколько  противоречит  утверждениям  наших  авто¬
ров  и  М.  С.  Керстена.
 По  данным  А.  И.  Гупало  (рис.  78),  при  изменении  влаж¬
ности  пахотного  слоя  южного  тяжелосуглинистого  чернозема
 Рис.  78.  Зависимость  коэффициента  теплопроводности  для  пахотного  слоя
южного  тяжелосуглинистого  чернозема  (по  Гупало).
 1  —  влажность,  2  —  плотность.
 в  пределах  от  0  до  25—30%  теплопроводность  возрастает  в  пять
раз,  причем  изменение  теплопроводности  в  зависимости  от
р  важности  тем  больше,  чем  плотнее  почва.
 На  том  же  рисунке  А.  И.  Гупало  приводит  кривые  зависи¬
мости  теплопроводности  от  плотности,  из  которых  следует,  что
при  изменении  плотности  от  1,1  до  1,6  г/см*  теплопроводность
может  вырастать  в  пределах  от  2  до  2,5  раза.  Однако  сле¬
дует  учитывать,  что  речь  идет  о  пахотном  слое  южного  черно¬
зема,  который  в  природных  условиях  претерпевает  сравни¬
тельно  незначительные  изменения  плотности,  причем  последняя
 336

в  этом  слое  почти  ежегодно  не  превышает  1,2—1,25  г/см3г
а  следовательно,  в  этих  пределах  К  меняется  мало.
 На  основании  своих  данных  А.  И.  Гупало  предложила  эмпи¬
рическую  формулу  для  расчета  теплопроводности  по  влаж¬
ности  и  плотности  почв:
 Учитывая  трудность  пользования  формулой  из-за  ее  гро¬
моздкости,  автор  построил  номограмму,  по  которой  можно,
зная  влажность  W  и  плотность  почвы  р,  определить  коэффи¬
циент  теплопроводности  X.  За  последние  годы  такого  рода  дан¬
ные  получены  для  дер-новонподзолистых  (почв  Латвийской  ССР
(Л.  О.  Бикис,  К.  Б.  Озолс),  для  некоторых  почв  Киргиз¬
ской  ССР  (Т.  А.  Куликов),  для  почв  Саратовской  области.
(Е.  А.  Иконникова).
 Рост  теплопроводности  с  увлажнением  почв  особенно  заме¬
тен  при  низком  влагосодержании  почвы.  Первые  порции  воды
в  сухой  почве  обусловливают  резкое  возрастание  X.  Разме¬
щаясь  пленками  на  частицах  и  в  стыках  между  ними,  первые
порции  воды  играют  роль  «мостиков»  для  теплопроводности,
 и, 	поскольку  водные  перепонки  заменяют  воздух,  происходит
резкое  нарастание  коэффициента  теплопроводности.  Последую¬
щие  добавки  воды  только  утолщают  водные  слои  и  увеличи¬
вают  размеры  манжет  между  частицами,  а  потому  они  менее
воздействуют  на  величину  X.  Наконец,  наступает  момент,  когда
новые  порции  воды  вообще  не  влияют  на  величину  X.
 Рассмотренная  зависимость  X  от  влажности  почвы  нередка
является  причиной  весьма  важных  природных  явлений.  Мы
приведем  здесь  лишь  два  примера  для  иллюстрации  высказан¬
ной  мысли.
 1. 	В  результате  испарения  воды  из  почвы  верхний  слой*
часто,  а  в  некоторых  районах  страны  в  летнее  время  почти
всегда  находится  в  сухом  состоянии.  При  этом  теплопровод¬
ность  сухого  слоя  ничтожна  и  теплопередача  сверху  вниз  имеет
минимальные  размеры.  Следовательно,  поверхность  почвы  мо¬
жет  накаляться,  а  нижележащие  слои  будут  оставаться  при
нормальной  температуре.  Такова  причина  значительных  гра¬
диентов  температур,  отмеченных  многими  исследователями  в
верхних  слоях  почвы  и  песков  в  пустынных  и  полупустынных
районах  нашей  страны.
 Известно,  что  в  песках  Каракумов  температура  поверхност¬
ного  слоя  достигает  в  полуденные  часы  летних  дней  70—80°  С.
Следствием  этого  является  резкое  увеличение  эффективного»
излучения  (пропорционального  четвертой  степени  абсолютной1
температуры).
 2. 	Пусть  какой-то  участок  почвы  покрыт  темной  краской
(например,  тонким  слоем  нефтебитума).  Вследствие  повышения
 12  Физика  почв 	337Г
 )  (о,2  +

количества  поглощенной  радиации  повышается  температура
поверхности.  Вместе  с  тем  экспериментально  было  показано
(Н.  Н.  Банасевич,  Н.  Г.  Захаров,  И.  Б.  Ревут),  что  слой  би¬
тума  на  поверхности  песков  пустыни  и  сухих  степей  иногда  сни¬
жает  температуру  верхнего  слоя  почвы.  Детальное  рассмотре¬
ние  составляющих  теплового  баланса  привело  к  убеждению,
 Рис.  79.  Термовлагомер  с  датчи¬
ками.
 А  —  принципиальная  схема  термовла¬
гомера  ТС  —  термометр,  rlt  га,  г8.
г4  —  сопротивления,  /?t  —  переменные
сопротивления,  /?я  —  реостат,  /Сь  Кя  —
ключи,  Ех  —  питание  нагревателя,  —
питание  моста,  Я  —цепь  нагревателя.
 А  —  микроамперметр;  Б  —  датчик
для  измерения  температуры,  влаж¬
ности  и  потенциала  влаги  в  почве
1  —  тонкостенный  медный  корпус,  2  —
малогабаритный  бусинковый  микро¬
термометр,  3  —  нагревательная  обмот¬
ка,  4  —  свободное  пространство,  зали¬
тое  легкоплавким  сплавом,  5  —  прово¬
да,  изолированные  эпоксидной  смолой,
6  —  пластмассовый 	держатель;  В  —
 корпус  датчика  1  —  пористая  (гипсо¬
вая)  оболочка.
 что  битумное  покрытие  заметно  снижает  потери  почвенной
влаги  на  испарение.  Под  битумным  покрытием  песок  обычно
*более  влажный,  чем  открытый.  Следовательно,  отвод  тепла  в
первом  случае  происходит  интенсивнее,  чем  в  последнем.  Вот
почему  верхние  10—15  см  песка  под  битумом  холоднее,  а  ни¬
жележащие  10—15  см  теплее.
 На  тесной  зависимости  между  влажностью  почвы  и  ее  теп¬
ловыми  характеристиками  основаны  почвенные  термовлаго¬
меры  с  полупроводниковыми  датчиками,  описанные,  например,
 А. 	М.  Глобусом  и  М.  А.  Кагановым  (рис.  79).  Действие  при-
 <338

бора  основано  на  связи  влажности  пористого  материала  с  его
теплопроводностью,  теплоемкостью  и  температуропроводностью.
Однако  наибольшей  чувствительностью  обладают  термовлаго¬
меры,  принцип  действия  которых  основан  на  зависимости
показаний  прибора  от  некоторой  комплексной  термической  ха¬
рактеристики  материала.  Зонды  термовлагомеров  содержат
электрический  нагреватель  и  датчик  температуры.  В  качестве
последнего  применяют  термопару  или  полупроводниковые  тер¬
мометры  сопротивления  (термисторы),  отличающиеся  высоким
сопротивлением,  чувствительностью  и  имеющие  малые  габариты,
что  очень  важно  для  ведения  дистанционных  измерений.  Опи¬
сываемый  прибор  может  быть  приспособлен  для  измерения
влажности  в  процентах  к  весу  почвы,  равно  как  и  для  опреде¬
ления  потенциала  влаги  (в  атмосферах).  Однако  для  пользо¬
вания  прибором  должны  быть  сняты  калибровочные  кривые
для  данной  почвы.
 ТЕПЛОВОЙ  БАЛАНС  ПОЧВЫ
 Закономерности  температурного  поля  в  почвах  можно  рас¬
сматривать  лишь  на  основе  анализа  теплового  баланса  на  ее
поверхности,  т.  е.  приходных  и  расходных  статей  баланса  или
составляющих  компонент  баланса.
 Следует  учитывать,  что  только  на  поле,  лишенном  расти¬
тельного  покрова,  имеются  условия  для  рассмотрения  тепло¬
вого  баланса  на  поверхности  почвы.  На  полях,  занятых  расти¬
тельностью,  речь  должна  идти  о  тепловом  балансе  деятельной
поверхности,  под  которой  понимается  поверхность,  где  проис¬
ходит  трансформация  лучистой  энергии  в  другие  виды  энергии.
Чем  выше  растительный  покров  и  чем  больше  его  масса,  тем
дальше  от  поверхности  почвы  находится  деятельная  поверх¬
ность.
 Далее,  надо  также  учитывать  то  обстоятельство,  что  хотя
в  почве  имеются  внутрипочвенные  энергетические  источники
(микробиологические  процессы,  радиоактивный  распад,  конден¬
сация  паров  и  др.).  но  большинством  авторов  они  игнори¬
руются,  как  несущественные  по  абсолютной  величине.  Однако
другого  решения  вопроса  нельзя  предложить,  так  как  пока  не
разработаны  методические  пути  их  учета.
 Различают  четыре  статьи  теплового  баланса,  каждая  из  ко¬
торых  в  свою  очередь,  состоит  из  двух  или  нескольких  состав¬
ляющих.
 1. 	Источником  всех  энергетических  процессов  на  земле  яв¬
ляется  притекающая  к  ее  поверхности  солнечная  радиация  в
виде  прямой  и  рассеянной  радиации  (Qp).  Часть  этой  прихо¬
дящейся  коротковолновой  радиации  тут  же  отражается  (Qomp)~
К  приходным  статьям  теплового  баланса  относится  также
длинноволновое  излучение  атмосферы  (Qa),  значительная  часть
 12*
 339

которого  излучается  поверхностью  почвы  обратно  в  атмосферу
в  виде  длинноволновой  радиации  (Q^).  Алгебраическая  сумма
перечисленных  статей  носит  название  радиационного  баланса
поверхности  (Q^):
 Qc  ^  Qp  Qd  Qomp  Qu3A‘
 Баланс  же  только  длинноволновой  радиации  QB0=
=  Qd  —  QU3A  и  называется  эффективным  излучением.
 2. 	Наиболее  существенной  статьей  баланса  надо  считать
тепло,  затрачиваемое  на  испарение  и  транспирацию  (т.  е.  на
суммарное  испарение)  и  приобретаемое  при  конденсации  водя¬
ных  паров.  Этот  поток  тепла  обозначим  Qm.
 3. 	Между  поверхностью  почвы  и  глубокими  слоями  проис¬
ходит  непрерывный  теплообмед.  Поток  тепла  (Q„),  который
может  иметь  направление  от  поверхности  вглубь  и  обратно,  на¬
зывается  теплообменом  в  почве.  Как  мы  видели,  для  теплооб¬
мена  в  почве  большое  значение  имеют  тепловые  характери¬
стики,  которые  были  рассмотрены  выше.
 4. 	Теплообмен  между  поверхностью  почвы  и  воздухом  осу¬
ществляется  благодаря  турбулентной  теплопроводности  и  воз-
никает  при  турбулентном  перемешивании  приземного  воздуха.
Поток  тепла,  связанный  с  указанным  механизмом  теплопере¬
дачи,  называется  турбулентным  потоком  тепла  QK.
 Таким  образом,  тепловой  баланс  как  алгебраическая  сумма
всех  указанных  потоков  должен  по  закону  сохранения  энергии
удовлетворять  условию
 Qe  “Ь  Qk  +  Qm  “Ь  Qn  ~  О»
 которое  называется  уравнением  теплового  баланса  деятельной
поверхности.
 Кроме  этих  постоянно  действующих  статей  теплового  ба¬
ланса,  существуют  временно  действующие,  они  могут  изменять
температуру  поверхности,  например  вода  осадков  может  иметь
температуру,  отличную  от  температуры  поверхности  почвы.
 Тепло  замерзания  и  оттаивания  влаги  может  изменять  ха¬
рактер  распределения  элементов  теплового  баланса.
 Для  получения  данных  о  величине  радиационного  баланса
пользуются  балансомером,  разработанным  в  Агрофизическом
институте.  Этот  прибор  состоит  из  двух  термоэлектрических
приемников  радиаций  одинаковой  чувствительности,  смонтиро¬
ванных  на  двух  параллельных  панелях,  но  направленных  в
противоположные  стороны.  Приемники  радиации  образованы
24  термопарами  из  двух  сплавов:  висмут-олово  и  висмут-
сурьма.  Оба  окна  балансомера  закрыты  полусферическими
фильтрами  из  тонкой  полиэтиленовой  пленки.
 Так  как  в  момент  измерения  одна  батарея  обращена  к  ат¬
мосфере,  а  другая  к  поверхности  почвы,  то  разность  показаний
двух  батарей  дает  величину  радиационного  баланса.
 340

Наряду  с  этим  существуют  приборы  для  раздельного  изме¬
рения  суммарной  солнечной  радиации  (пиранометр  Ю.  Д.  Яни-
шевского).  Этим  же  прибором  измеряется  отраженная  радиа¬
ция—  в  этом  случае  батарею  пиранометра  обращают  книзу.
 Измерения  показали,  что  суммарная  солнечная  радиация,
например,  для  условий  Воронежской  области  во  второй  поло¬
вине  мая  составляет  в  среднем  670  кал/см2-сутки.  Причем  эта
радиация  одинакова  на  полях,  занятых  пшеницей  и  паром.  Что
касается  других  статей  радиационного  баланса  (Qomp  и  Q^),
то  они  заметно  различаются  на  полях  открытых  и  занятых  раз¬
личными  культурами.
 Отраженная  радиация,  или  отражательная  способность  (от¬
ношение  отраженной  почвенной  поверхностью  радиации  к  сум¬
марной  радиации,  падающей  на  нее),  зависит  в  основном  от
окраски  поверхности.  Чем  темнее  окраска,  тем  большая  часть
прямой  и  рассеянной  солнечной  радиации,  попадающей  на  по¬
верхность  почвы,  будет  поглощена  и  меньшая  —  отражена.  Из
этого  вытекает  необходимость  мероприятий  по  регулирова¬
нию  отражательной  способности  почвы,  а  следовательно,  и  ее
температуры.  В  рассматриваемый  период  (вторая  половина
мая)  отраженная  радиация  составила:  на  поле  пшеницы  —
120  кал!см2•  сутки,  а  на  открытом  паровом  —  всего  55  кал!см2*
*  сутки.  Следовательно,  паровое  поле  поглощает  больше  радиа¬
ции,  чем  поле,  занятое  растительностью.  Из  этого  непосредст¬
венно  вытекает,  что  на  паровом  поле  накапливается  значитель¬
ное  количество  тепла,  которое  расходуется  на  физическое  испа¬
рение.
 Можно  также  отметить,  что  за  рассматриваемый  период  с
поля,  занятого  растительностью,  отражается  до  17—20%  сум¬
марной  радиации,  в  то  время  как  с  открытой  увлажненной
почвы  —  7—8%,  иногда  до  0.  Вместе  с  тем  белая  поверхность
обладает  весьма  высокой  отражательной  способностью,  дохо¬
дящей  до  десятков  процентов  от  суммарной  радиации.  Вели¬
чина  отражательной  способности  почвы  является  сложной
функцией  окраски,  минералогического  состава,  структуры,  со¬
держания  органического  вещества,  содержания  влаги,  харак¬
теристик  порового  пространства.
 На  рис.  80  приведено  спектральное  распределение  отража¬
тельной  способности  образцов  из  верхних  слоев  некоторых  почв,
полученное  в  нашей  лаборатории  В.  В.  Баскиным.  Из  кривых
видно,  что  самое  высокое  отражение  имеет  место  у  кварцевого
песка,  -самое  низкое  у  чернозема.  Все  остальные  исследованные
почвы  занимают  по  отражательной  способности  промежуточное
место.
 Величина  собственного  излучения  почвы  V  выражается  че¬
рез  абсолютную  температуру  поверхности  Т  и  константу  луче¬
испускания  0  по  закону:
 и  =  сТ*.
 341

Как  показали  данные  измерений,  имеет  место  почти  полное
совпадение  констант  лучеиспускания  черной  краски,  мела,
почв  с  различной  окраской  поверхности.  Значит,  излучение
почвы  не  зависит  от  ее  окраски.  Оно  зависит  от  структурного
состояния,  а  главное  от  абсолютной  температуры  поверхност¬
ного  слоя  почвы.
 Далее,  следует  учитывать,  что  излученная  деятельной  по¬
верхностью  часть  тепла  уменьшается  за  счет  обратного  излу¬
чения  атмосферы.  Поэтому
эффективное  излучение  почвы
зависит  также  от  состояния
атмосферы,  главным  образом
от  содержания  в  ней  диспер¬
гированной  воды,  высоты  и
типа  облачности.
 Анализ  данных  радиацион¬
ного  баланса  рассматривае¬
мых  полей  пбказал,  что  для
парового  поля  он  составил
410  кал/см2-  сутки,  а  для
поля,  занятого  пшеницей*
305  кал/см2-сутки.  Это  может
быть  объяснено  главным  об¬
разом  тем,  что  растительность
обусловливает  большую  вели¬
чину  отраженной  радиации.
 Рассмотрим  некоторые  дан¬
ные  по  тепловому  балансу
деятельной  поверхности.  Очень
^важное  значение  для  темпе¬
ратурного  режима,  или,  как
часто  говорят,  для  создания
того  или  иного  температур¬
ного  поля  в  почве,  имеет  теп¬
ловой  поток  в  почву,  т.  е.  ко¬
личество  тепла,  идущего  на
подогрев  почвы  и  раститель¬
ности,  причем  роль  последней
части  этой  статьи  расхода
тепла  сравнительно  невелика.
Поэтому  речь  в  основном
идет  о  тепле,  расходуемом  на  нагрев  почвы,  или  на  теплоак-
кумуляцию  в  почве.
 Для  Воронежской  области  во  второй  половине  мая  количе¬
ство  тепла,  получаемого  почвой,  колебалось  в  пределах  21—
31  кал/см2•сутки  на  паровом  поле,  а  в  первой  половине  июня
эта  величина  снизилась  до  9—15  кал/см2-сутки.  Чем  влажнее
почва,  тем  выше  теплоаккумуляция.  Вполне  понятно,  что  в  на¬
 Рис.  80.  Спектральное  распределение
отражательной  способности  образцов
из  верхних  слоев  почв.
 1  —  чернозем  среднемощный  тяжелосугли¬
нистый  (Бугульма),  2  —  темно-каштановая
суглинистая,  3  —  глинистая,  4  —  подзоли¬
стая  супесчаная  (Гатчинского  района),
б  —  серозем,  6  —  краснозем,  7  —  белый
кварцевый  песок.
 342

чале  лета,  когда  температура  в  почве  еще  сравнительно  низка,
повышенная  теплоаккумуляция  способствует  лучшему  росту
растений.  На  поле  с  растительностью  эта  цифра  несколько
ниже.
 На  величины  других  статей  теплового  баланса  (турбулент¬
ный  теплообмен  и  испарение)  большое  влияние  оказывает  ре¬
жим  ветра,  температура  притекающего  воздуха,  влажность  воз¬
духа,  наличие  влаги  в  почве,  особенно  в  самом  верхнем  слое,
и  т.  д.
 Когда  почва  иссушена,  расход  тепла  на  физическое  и  сум¬
марное  испарение  очень  небольшой,  в  то  время  как  в  пере¬
увлажненной  почве  почти  весь  радиационный  баланс  расхо¬
дуется  на  испарение.
 Как  было  указано  выше,  одним  из  методов  изучения  испа¬
рения,  физически  вполне  обоснованного,  является  метод  тепло¬
вого  баланса.  При  этом  пользуются  следующим  уравнением:
 г? 	1_  (Об  Qn)  Ае
 L  Д*  +  0,48Д7  ’
 где:  Е  —  суммарное  испарение  (в  мм/час),  Q6  —  радиацион¬
ный  баланс  (в  кал/см2-час),  Qn  —  тепловой  поток  в  почву
(в  кал!см2-час),  АТ  и  Ае  —  разности  температур  и  влажностей
воздуха  на  двух  высотах  в  приземном  слое  воздуха,  L  —  удель¬
ная  теплота  испарения  воды.
 До  последнего  времени  методом  теплового  баланса  для
определения  суммарного  испарения  пользовались  редко  вслед¬
ствие  громоздкости  операций  по  производству  измерений,  а
также  потому,  что  данные,  получаемые  этим  методом  (вследст¬
вие  сложности  и  громоздкости  измерений  и  расчетов),  не  могли
служить  для  оперативных  целей.
 Ю.  JI.  Розеншток  в  Агрофизическом  институте  разработал
метод  определения  и  автоматической  регистрации  величины  ис¬
парения  с  подстилающей  поверхности,  названный  балансогра-
фом.  Общий  вид  устройства  приведен  на  рис.  81.  Идея  устрой¬
ства  состоит  в  том,  что  по  данным  градиентных  измерений  тем¬
пературы  и  влажности  воздуха,  радиационного  баланса  и
потока  тепла  в'почву  специальное  вычислительное  устройство
внутри  прибора  обрабатывает  формулу,  связывающую  измерен¬
ные  характеристики  с  величиной  испарения.  Кроме  того,  для
получения  величины  испарения  за  определенные  промежутки
времени  в  приборе  предусмотрено  интегрирование  величины  Е
по  времени.
 В  качестве  датчиков  для  получения  нужных  величин  при¬
меняются:  1)  для  исключения  влияния  ветровой  зависимости  —
балансомер  системы  Янишевского  с  обдувом  от  синхронного
мотора;  2)  для  измерения  потока  тепла  в  почву  —  термоэлект¬
рический  тепломер,  образованный  системой  дифференциальных
термопар,  намотанных  на  пластинку  из  термоизолирующего  ма¬
 343

териала;  3)  для  получения  данных  о  градиентах  температур  в
влажности  воздуха—два  аспирационных  электропсихрометра
АФИ,  расположенные  на  высотах  0,5  и  2,0  м  над  уровнем
почвы.
 Полученные  данные  записываются  через  определенные  про¬
межутки  времени  на  ленте.  Для  этих  целей  используется
двеяадцатиточечный  электронный  потенциометр  ЭПП-09.  При¬
менение  балансографа  открывает  большие  возможности  для  на¬
учных  исследований  и  для  практики  орошаемого  земледелия.
В  сущности,  впервые  появилась  реальная  возможность  в  тече-
 Рис.  81  Автоматическое  устройство  для  измерения  испарения  с  сельскохозяй¬
ственного  поля  —  теплобалансограф.
 ние  всего  вегетационного  периода  получать  непрерывную  ин¬
формацию  об  указайных  статьях  теплового  баланса,  в  том
числе  о  суммарном  испарения  всего  поля.  Такие  данные
могут  быть  использованы  для  оперативных  целей,  в  том
числе  для  автоматизации  полива  сельскохозяйственных  по¬
лей.
 Однако  само  по  себе  суммарное  испарение  сельскохозяйст¬
венного  поля  не  может  служить  показателем  водообеспечен-
ности  растений,  так  как  оно  (т.  е.  суммарное  испарение)  яв¬
ляется  функцией  не  только  влагосодержания  в  почве,  но  и
всего  комплекса  внешних  условий.  Для  этих  целей  в  Агрофизи¬
ческом  институте  предложено  использовать  критерий  р,  под
которым  тюнимают  отношение  фактической  величины  суммар¬
ного  испарения  (Е)  к  максимально  возможному  испарению  при
 344

данных  внешних  (метеорологических)  условиях  (£0)  при  пол¬
ной  влагозарядке  корнеобитаемого  слоя.  Таким  образом,
 Эта  последняя  характеристика  должна  рассматриваться  как
более  точный  показатель  потребности  поля  в  поливе.  В  послед¬
нее  время  в  АФИ  разработан  и  испытывается  специальный  при¬
бор  для  измерения  р  (бетамер).
 Некоторые  закономерности  в  ходе  теплового  баланса.  На
рис.  82  показан  суточный  ход  теплового  баланса  на  полях
 Рис.  82.  Суточный  ход  теплового  баланса  на  паровых
полях  (вверху)  и  на  поле  озимой  пшеницы  (внизу).
 а  —  среди  лесных  полос;  б  —  в  степи,  1  —  радиационный  ба¬
ланс,  2  —  теплота  испарения,  3  —  теплоаккумуляция  в  почве,
 4  —  теплоотдача  в  воздух.
 в  Каменной  Степи  Воронежской  области  за  первую  половину
июня  1949  г.;  на  паровых  полях  все  же  значительны  расходы
тепла  на  испарение  и  очень  велики  на  теплоотдачу  в  воздух.
На  полях  озимой  пшеницы  наибольшие  расходы  тепла  при¬
ходятся  на  долю  испарения.  Теплоаккумуляция  в  почве  и  теп¬
лоотдача  в  воздух  здесь  заметно  ниже,  чем  на  паровом  поле.
 Весьма  интересны  соответствующие  данные  О.  Д.  Рожанской
для  условий  Саратовской  области,  особенно  при  сравнении
 345

Таблица  113
 Суточное  значение  составляющих  теплового  баланса  деятельной
поверхности  и  суммарного  испарения
(Саратовская  область,  1951  г.)
 Составляющие
 Дни  наблюдений
 Поле
 теплового
баланса
(кал1смя  •
•  сутки)
 23/VI
 24/VI
 26/VI
 S/VH
 5/VII
 7/VII
 9/VII
 Неорошаемое  -
 Об
 Qn
 Я*
 Qt
 220
 —14
 —184
 —22
 150
 —20
 —130
 00
 212
 -20
 —168
 —24
 244
 —20
 —168
 —24
 288
 —30
 -186
 —22
 —
 —
 Ег  мм
 0,4
 00
 0,4
 0,4
 0,4
 —
 —
 Орошаемое
 дождеванием
 Об
 &
 Qt
 241
 —10
 106
 —337
 176
 —20
 120
 —258
 208
 —30
 40
 —218
 214
 —6
 —39
 —169
 238
 —25
 48
 —261
 182
 —20
 —42
 —120
 182
 —20
 —60
 —107
 Et  мм
 5,6
 4,3
 3,6
 2,8
 4,4
 2,0
 1,0
 данных  по  орошаемым  и  богарным  участкам,  занятым  яровой
пшеницей  (табл.  113).
 Как  видно  из  данных,  уже  в  июне  на  неорошаемом  поле
расход  тепла  на  суммарное  испарение  ничтожен.  Фактически
(началось  устойчивое  завядание  растений.  До  85%  всего  радиа¬
ционного  баланса  расходуется  на  теплообмен  в  воздух.  Вполне
ясно  выявляется  один  из  механизмов  образования  местных  су¬
ховеев  в  районах  с  резким  дефицитом  влаги  в  летние  месяцы.
Большая  часть  солнечной  радиации  уносится  в  соседние  рай¬
оны,  обусловливая  там  характерные  признаки  засухи.
 На  орошаемом  поле  поток  тепла  в  воздух  небольшой,  а  в
отдельные  дни  наблюдался  даже  дополнительный  приток  тепла
с  соседних  неорошаемых  полей.  Основной  расход  тепла  идет
на  суммарное  испарение.
 В  дни,  когда  наблюдается  приток  тепла  из  соседних  полей,
расход  тепла  на  испарение  значительно  превышает  тепло  радиа¬
ционного  баланса.  На  орошаемом  поле  расход  воды  «на  испаре¬
ние  заметно  снизился  лишь  в  июле,  когда  началось  созревание
пшеницы.
 Очень  важно  отметить,  что  в  этих  исследованиях  Агрофизи¬
ческого  института  в  1951  г.  впервые  на  большом  эксперимен¬
тальном  материале  удалось  установить,  что  данные  по  суммар¬
ному  испарению,  полученные  по  методу  теплового  баланса
(О.  Д.  Рожанской)  и  методом  водного  баланса  (Б.  Н.  Мичу¬
рина),  практически  совпали,  что  позволяет  использовать  ме¬
тод  теплового  баланса  для  исследования  закономерностей  сум¬
марного  испарения.
 Обширные  материалы  по  составляющим  радиационного  и
теплового  балансов  для  Нижнего  Поволжья  приводит  А.  Ф.  Бе-
 346

лецкий.  Из  данных  автора  (рисунки  83,  84)  можно  заключить,
что  затраты  тепла  на  испарение  в  Саратове  заметно  выше,  чем
в  Волгограде.  В  то 	же  время 	надо 	отметить, 	что 	поток  тепла
 в  воздух  очень 	велик. 	б  та
 В  летние  месяцы  он  со-
ставляет  до  50% 	всего  ра¬
 диационного  баланса  в  Са¬
ратове  и  более  60%  в  Вол¬
гограде.  Таким  образом,  и
этими  данными  показано,
что  засушливые  районы
юго-востока  страны  в  лет¬
ние  месяцы  являются  для
соседних  областей  источни¬
ком  значительных  масс  су¬
хого  перегретого  воздуха.
 Для  поля,  занятого  оро¬
шаемой  культурой 	сахар- 	Рис.  83.  Годовой 	ход 	составляющих
 НОЙ  свеклы,  в 	условиях 	теплового 	баланса  в  Саратове.
 ЧуЙСКОЙ  ДОЛИНЫ 	{КИ'ОПИЗ-  /  радиационный 	баланс, 	2  -поток 	тепла
 дшшпш 	в  воздух  3  —  затрата  тепла  на  испарение,
 Ская  ССР)  А.  Г.  Торопова 	4~ 	ПОТОК  тепла  в  почву,
 приводит  данные 	по  рас¬
 пределению  статей  теплового  баланса,  а  также  по  соотноше¬
нию  между  физическим  и  суммарным  испарением.  В  частности,
расход  тепла  на  испарение 	во  второй 	период  вегетации
 (с  26/V  по  25/VI)  составлял
266  кал/см2*  сутки,  или  около
 4,5 	мм/сутки. 	В 	третий  пе¬
 риод  (с  26/VI  по  1/IX),  когда
идет  усиленный  рост  корня
сахарной  свеклы,  расход  теп¬
ла  на  испарение  составил
477  кал/см2-сутки.  Расход
тепла  на 	испарение  превы¬
 шает  на  36%  величину  всего
радиационного  баланса.  Во
втором  периоде  транспирация
растений 	составляет  лишь
 25%  от  суммарного  испаре¬
ния,  в  то  время  как  в  третий
период  она  достигает  величи¬
ны  65%  от  суммарного  испа¬
рения.
 Как  видно  из  всего  рас¬
смотренного  материала,  удельный  вес  тепла,  расходуемого  на
испарение  в  тепловом  балансе,  колеблется  в  весьма  широких
пределах,  что  обусловлено  главным  образом  содержанием
влаги  в  почве,  характером  и  развитием  растительности.  При
 347
 6  кал
 см*мес
 Рис.  84.  Годовой  ход  составляющих
теплового  баланса  в  Волгограде.
 /  —  радиационный  баланс.  2  —  поток  теп¬
ла  в  воздух,  3  —  затраты  тепла  на  ис¬
парение,  4—поток  тепла  в  почву

достаточной  влагообеспеченности  растений  в  большинстве  слу¬
чаев  расход  тепла  на  суммарное  испарение  достигает  80%  от
радиационного  баланса,  а  при  значительном  приносе  тепла  с
соседних  пространств  (что  имеет  место  при  оазисном  распо¬
ложении  орошаемых  участков  среди  резко  засушливых  пло¬
щадей)  этот  расход  может  достигать  100%  от  величины  ра¬
диационного  баланса.
 В  условиях  достаточного  увлажнения,  например  в  северо-
западной  зоне,  на  суммарное  испарение  расходуется  70—85%
от  радиационного  баланса.  Так,  по  данным  С.  Л.  Левина,  для
поля  ранней  капусты  за  весь  вегетационный  период  1959  г.
в  Ленинградской  области  расход  тепла  на  суммарное  испаре¬
ние  составил  83%'  от  величины  радиационного  баланса,  а  в
1960  г.  —  70%.  За  два  года  в  среднем  до  3Д  всего  тепла  радиа¬
ционного  баланса  расходуется  на  суммарное  испарение.  При
этом  следует  учитывать,  что  и  в  условиях  достаточного  увлаж¬
нения  нередко  имеют  место  периоды  различной  продолжитель¬
ности,  когда  в  почве  содержится  ничтожное  количество  до¬
ступной  для  растений  влаги,  что  приводит  к  снижению  влаго-
потребления  и  расхода  тепла  на  испарение.
 Вместе  с  тем  в  годы  с  повышенным  количеством  осадков
и  преобладанием  облачной  погоды  значительное  количество  их
не  может  испариться  и  идет  на  питание  почвенных  и  грунтовых
вод.
 ТЕМПЕРАТУРНЫЙ  РЕЖИМ  ПОЧВЫ.
ПУТИ  ЕГО  РЕГУЛИРОВАНИЯ
 Для  жизни  высших  растений  и  микронаселения  почвы  важ¬
ное  значение  имеет  не  только  абсолютная  величина  темпера¬
туры,  но  и  суточный  ее  ход  в  пахотном  слое.  К  суточной  рит¬
мике  температуры  верхнего  слоя  почвы,  нагреванию  его  днем
и  охлаждению  ночью  приспосабливается  жизнедеятельность
микроорганизмов  и  корневых  систем  растений.
 Наряду  с  этим  следует  отметить,  что  между  температурой
почвы  и  растительностью,  на  ней  произрастающей,  наблю¬
дается  не  только  прямая,  но  и  обратная  связь,  так  как  расти¬
тельный  покров  оказывает  существенное  воздействие  на  дина¬
мику  температуры  в  почве.  Растения  и  пожнивные  остатки
в  известной  мере  затеняют  поверхность  почвы,  препятствуя  ее
перегреву  днем  и  чрезмерному  охлаждению  ночью.  Поэтому
роль  растительности  сказывается  на  уменьшении  суточных  и
сезонных  колебаний  температур  в  верхнем  слое  почвы.  Поверх¬
ность  почвы  в  этом  случае  почти  не  нагревается  за  счет  прямой
радиации.  Нагрев  поверхности  происходит  за  счет  тепла  рас¬
сеянного  или  получаемого  растениями.  Степень  выраженности
этих  процессов  зависит  от  мощности  растительного  покрова.
 348

Изменение  температуры  поверхности  почвы  в  течение  суток
имеет  синусоидальный  характер;  температура  почвы  начинает
повышаться  после  восхода  солнца  и  нарастает  до  полудня,  а
затем  снижается  до  захода  солнца  и  в  течение  всей  ночи,  после
чего  нагрев  начинается  снова;  чем  яснее  погода,  тем  выше
максимум  и  тем  ниже  минимум.
 По  мере  углубления  в  почву  колебания  температуры  в  тече¬
ние  суток  сглаживаются.  Уже  на  глубине  20  см  синусоидаль¬
ный  характер  кривой  хода  температур  мало  заметен,  а  на  глу¬
бине  40—50  см  она  превращается  почти  в  прямую  линию.
 Таким  образом,  в  верхних  слоях  почвы  мы  встречаемся  с
наибольшими  градиентами  температур.  Абсолютная  величина
градиентов  связана  с  тепловыми  характеристиками,  а  следова¬
тельно,  и  с  физическим  состоянием  почвы.
 Чем  рыхлее  и  суше  верхний  слой  почвы,  тем  хуже  идет
теплопередача  внутрь  почвы  и  обратно  к  поверхности  и  тем
больше  градиенты  температур.  В  условиях  пустыни  песок  в
верхних  слоях  иссушен  до  воздушно-сухого  состояния  и  гра¬
диенты  температур  в  верхних  5  см  достигают  5  град/см,  а  в  не¬
которых  случаях  даже  8  град/см.  Но  и  в  области  черноземов
летом  в  самом  верхнем  слое  наблюдаются  градиенты  1—
 1,5 	град/см,  в  то  время  как  в  более  глубоких  слоях  они  состав¬
ляют  лишь  десятые  или  даже  сотые  доли  этих  величин.  Как  мы
уже  видели,  градиенты  температур  играют  существенную  роль
в  явлениях  передвижения  влаги,  ларов  и  газов  в  почве.
 КЛАССИФИКАЦИЯ  ТЕМПЕРАТУРНОГО  РЕЖИМА
ПОЧВ  СССР
 Несмотря  на  обширные  материалы  по  исследованию  темпе¬
ратуры  почвы,  накопленные  в  результате  многолетних  измере¬
ний  этой  характеристики  густой  сетью  метеостанций  страны,
до  последнего  времени  не  было  успешных  попыток  представить
классификацию  температурного  режима.  В  связи  с  этим  зна¬
чительный  интерес  представляет  систематическая  работа  в  этом
направлении,  выполненная  В.  Н.  Димо.  Задача  формулируется
как  сопоставление  конкретных  количественных  термических  ус¬
ловий  почв  с  количественными  показателями  радиационных
условий,  с  величинами  составляющих  теплового  баланса  и  соот¬
ношения  с  условиями  приземного  слоя  воздуха  в  пределах  раз¬
личных  зон  страны.
 В  качестве  важного  показателя  предложено  отношение
сумм  активных  температур  почвы  к  суммам  активных  темпера¬
тур  воздуха.  Этот  термический  показатель  -выражает  степень
нагреваемости  почвы  (Я):
 S^>10°C
 5Х>10°С*
 349

Величиной  Н  определяется  направление  теплообмена  поч¬
ва—  приземный  воздух.  В  известной  мере  этим  показателем
определяется  и  термовлагопроводность  и  термодиффузия  влаги.
 В. 	Н.  Димо  выдвигает  свой  принцип  классификации  темпе¬
ратурного  режима  почв.  В  соответствии  с  направлением  тем¬
пературного  градиента  выделены  три  типа  температурного  ре¬
жима.
 1. 	Тип  излучения  (в  годовом  теплообороте  преобладает  по¬
ложительный  градиент  температуры).
 2. 	Тип  неустойчивого  равновесия  (градиент  температуры
либо  отсутствует,  либо  имеет  весьма  малое  значение).
 3. 	Тип  инсоляции  (в  годовом  теплообороте  преобладает  от¬
рицательный  градиент  температуры).
 По  степени  континентальности  были  выделены  подтипы.
 1. 	Умеренный  (амплитуда  температур  на  глубине  0,2  м  от
15  до  20°С).
 2. 	Континентальный  (от  20  до  25°С).
 3. 	Резко  континентальный  (от  25  до  30°С).
 Разработанная  В.  Н.  Димо  классификация  температурного
 режима  почв  СССР  несомненно  представляет  большой  интерес
для  почвоведов,  растениеводов  и  других  специалистов.
 Регулирование  температуры  почвы  —  одна  из  задач  земле¬
делия.  Регулирование  температуры  почвы,  создание  наиболее
благоприятных  тепловых  условий  для  жизнедеятельности  куль¬
турных  растений  и  микроорганизмов,  необходимых  для  прояв¬
ления  основного  качества  почвы  —  плодородия,  издавна  яв¬
ляется  важнейшей  задачей  научной  агрономии  и  практиче¬
ского  земледелия.  Необходимо  знать  и  учитывать,  что  почти  все
приемы  регулирования  температуры  верхней  части  пахотного
слоя,  где  начинаются  процессы  жизнедеятельности  растений
ранней  весной,  осуществляются  путем  воздействия  либо  на  по¬
верхность,  либо  на  верхний  слой  почвы  и  что  такого  рода  воз¬
действия  никогда  не  бывают  локальными,  односторонними,  изо¬
лированными,  они  в  большинстве  случаев  оказывают  комплекс¬
ное  воздействие  независимо  от  того,  на  что  именно  они  были
направлены.  Учитывая  это,  рассмотрим  некоторые  пути  регу¬
лирования  температуры  почвы.
 Мульчирование  почвы.  Мульчирование,  безусловно,  должно
быть  отнесено  к  универсальному  воздействию  на  комплекс  поч¬
венных  условий  жизни  растений.  Мульчирующие  покрытия  воз¬
действуют  на  поверхность  почвы  и  оказывают  сильный  эффект
на  условия  в  пахотном  слое.
 Под  мульчированием  в  настоящее  время  понимают  весьма
разнообразные  воздействия  на  почву  с  целью  оптимизации
почвенных  условий  жизни  растений.  В  одних  случаях  мульчи¬
руют  почву  с  целью  придания  ей  большей  эрозионной  устойчи¬
вости;  для  снегозадержания;  защиты  поверхности  почвы  от  об¬
разования  труднопробиваемой  нежными  всходами  растений
 350

корки;  для  снижения  испарения  воды.  В  других  случаях  муль¬
чируют  специально  для  повышения  или  понижения  температу¬
ры  поверхностного  слоя  почвы.  Рассмотрим  последний  случай.
 Простейшим  и  все  более  широко  применяемым  воздействием
является  оставление  стерни  при  осенней  и  весенней  обработках
почвы.  Прямое  назначение  приема  состоит  в  накоплении  снега
и  в  защите  почвы  от  ветровой  эрозии.  Однако  накопление  ров¬
ного  и  достаточно  мощного  слоя  снега  приводит  к  снижению
глубины  промерзания  почвы  зимой,  более  раннему  оттаиванию
ее  весной,  лучшему  накоплению  влаги  и  к  известному  регули¬
рованию  гидротермического  режима  в  почве  весной  и  летом.
 Мульчирование  с  прямой  задачей  воздействия  на  термиче¬
ский  режим  почвы  широко  известно  во  всем  мире.  Как  было
указано  выше,  при  изменении  окраски  поверхности  почвы  суще¬
ственно  изменяется  ее  способность  отражать  как  прямую,  так  и
рассеянную  радиации.  Черный  цвет  обеспечивает  более  полное
поглощение  радиации.  В  то  же  время  на  величину  излучения
черная  окраска  прямо  не  воздействует,  а  это  приводит  к  по¬
вышению  температуры  почвы.
 Еще  в  30-х  годах  сравнивались  мульчирующие  достоинства
различных  материалов.  В  течение  круглых  суток  более  высо¬
кая  температура  почвы  на  глубине  до  20  см  наблюдалась  на
участках,  покрытых  прозрачной  пленкой.  Вечером  температура
почвы  под  ней  была  на  5—6°  выше,  чем  под  другими  мульчи¬
рующими  материалами.
 Большой  интерес  представляют  теоретические  основы  муль¬
чирующего  действия  тонких  пленок  из  полимеров  и  пластмасс»
применение  которых  быстро  расширяется  в  нашей  стране  и  во
многих  зарубежных  странах.
 Если  пленки  прозрачны,  то  они  обычно  хорошо  пропускают
видимую  часть  солнечного  спектра,  а  также  почти  всю  ближ¬
нюю  инфракрасную  радиацию.  В  энергетическом  отношении  это
преобладающая  часть  всей  энергии,  поступающей  от  солнца.
Теряет  же  почва  тепло  ночью  только  путем  длинноволновой
инфракрасной  радиации,  которую  пленка  плохо  пропускает.
Поэтому  расход  тепла  из  почвы  с  пленочным  укрытием  идет
весьма  медленно.  Казалось,  черная  пленка  должна  способст¬
вовать  более  сильному  прогреванию  почвы,  чем  прозрачная.
Фактически  же  под  черной  пленкой  почва  остается  более  хо¬
лодной,  чем  под  прозрачной,  так  как  черная  пленка  не  пропу¬
скает  коротковолновую  радиацию,  а  нагрев  самой  пленки,  от¬
деленной  от  поверхности  почвы  воздушным  зазором,  сущест¬
венно  не  сказывается  на  ее  нагреве.  Это  хорошо  видно  из
табл.  114  (данные  Г.  Г.  Семикиной).
 Из  приведенных  данных  видно,  что,  применяя  пленки,  вы¬
пускаемые  нашей  промышленностью,  можно  ранней  весной  в
условиях  Ленинграда  резко  повысить  температуру  почвы  на
глубину  до  10  см,  где  располагаются  семена  и  проростки  боль-
 351

щшнства  сельскохозяйственных  растений.  Речь  идет,  собственно,
о  коренной  тепловой  мелиорации  почв,  достигающейся  сравни¬
тельно  простыми  средствами.  Но  действие  пленок  этим  не  огра¬
ничивается.  При  известных  условиях  их  применения  они  легко
пропускают  в  почву  воду  осадков,  но  резко  замедляют  про¬
цесс  испарения.  Пленки  вместе  с  тем  защищают  поверхностный
слой  почвы  от  уплотнения  и  образования  корки,  а  также  яв¬
ляются  верным  средством  борьбы  с  сорной  растительностью-
if  особенно  черная).
 Повышение  температуры  почвы  под  пленками  приводит  к
более  интенсивному  ходу  процессов  накопления  нитратов,  фос¬
фатов  и  других  питательных  веществ  вследствие  более  энер¬
гично  протекающих  микробиологических  процессов.  Урожай
«овощных  и  других  сельскохозяйственных  культур  под  пленками
выше  и  вызревает  значительно  раньше.
 Таблица  114
 TeMnepaiypa  почвы  при  мульчировании  ее  некоторыми  материалами
(Ленинград,  апрель  1962  г.)
 Мульчирующие  материалы
 На  глубине  5  см
 На  глубине  10  см
 7  час.
 13  час.
 19  час.
 7  час.
 13  час.
 19  час.
 Контроль  (без  пленки)
 4,0
 16,4
 15,4
 4,6
 16,2
 15,9
 ‘Черная  полиэтиленовая  пленка  .  .  .
 6,5
 18,2
 15,9
 8,5
 18,0
 19,0
 (Прозрачная  полиэтиленовая  пленка
 10,2
 25,0
 24,2
 9,0
 20,3
 23,5
 Полиамидная  пленка
 10,8
 27,7
 26,5
 10,8
 23,5
 24,5
 Интересные  данные  приводит  В.  И.  Ревут  по  эффективности
мульчирования  пленкой  в  условиях  орошаемого  земледелия  в
Ленинградской  области.  Орошение  обычно  вызывает  снижение
температуры  в  корнеобитаемом  слое.  При  мульчировании  же
прозрачной  пленкой  снижается  испарение,  а  температура  почвы
повышается.  В  солнечные  дни  температура  почвы  в  опыте  с
орошением  и  мульчированием  была  на  4—5°  С  выше,  чем  на
участках  без  мульчи.  Если  урожай  ранней  капусты  на  контроле
(без  мульчирования  и  без  орошения)  составил  273  ц/га,  то  на
участке  мульчирования  без  орошения  —  520,  на  участке  муль¬
чирования  с  орошением  —  623,  а  при  орошении  без  мульчиро¬
вания—  412  ц/га.  Такие  результаты  мульчирования  прозрачной
пленкой  можно  объяснить  не  только  оптическим  эффектом
мульчи,  но  и  сокращением  потерь  воды  из  почвы  на  физическое
испарение,  что  также  приводит  к  утеплению  почвы  за  счет
скрытой  теплоты  парообразования.
 В  настоящее  время  назрела  необходимость  создания  муль¬
чирующих  материалов  комплексного  действия,  способных  не
только  изменить  окраску  поверхности  почвы  и  закрыть  поч¬
венную  влагу  от  интенсивного  испарения,  не  только  защищать
 «352

поверхность  почвы  от  образования  корки,  но  и  содержащих
тербициды  диапазона  широкого  действия,  т.  е.  угнетающие  все
или  большинство  сорных  растений,  а  также  другие  пестициды.
 Гребневые  посевы  и  посадки  сельскохозяйственных  культур
на  севере.  Выше  было  упомянуто  о  гребневании  почвы  с  осени
как  о  приеме  регулирования  ее  водного  режима.  Но  если
гребни  нарезаются  после  весеннего  максимума  влаги,  их  нельзя
рассматривать  только  как  гидромелиоративный  прием.  В  этом
•случае  эффект  гребней  значительно  сложнее.  На  Крайнем  Се¬
вере,  в  Заполярье,  ранней  осенью  при  ясном,  безоблачном
небе  ночью  в  результате  интенсивного  излучения  поверхность
почвы  и  листьев  охлаждается  настолько,  что  может  достигнуть
■отрицательной  температуры.  В  конце  30-х  годов  в  АФИ
(Р.  Н.  Асейкин,  В.  П.  Кислов)  открыто  явление  скрытого  за¬
морозка,  сущность  которого  состоит  в  том,  что  температура
тканей  и  органов  растений  снижается  до  нуля,  тогда  как  тем¬
пература  в  приземном  слое  воздуха  остается  положительной
л  метеорологи  не  регистрируют  заморозков.  Между  тем  ущерб
•от  скрытого  заморозка  нередко  оказывается  выше,  чем  от  яв¬
ного:  наблюдается  раннее  отмирание  ботвы  картофеля,  прекра¬
щение  нарастания  урожая  клубней,  а  затем  их  заболевание
и  загнивание.
 Исходя  из  теории  этого  явления,  легко  наметить  пути  борь¬
бы  с  ним.  Все  приемы,  снижающие  излучение,  действуют  утеп¬
ляюще.  Именно  так  действуют  дымовые  завесы  вокруг  полей
с  ценными  культурами,  создаваемые  дымовыми  шашками,  сжи¬
ганием  влажного  мусора  и  др.  ■
 Для  борьбы  с  повреждением  картофеля  скрытыми  замороз¬
ками  на  севере  авторы  предложили  агротехнический  прием,  на¬
званный  ими  аэрационным  способом  посадки  картофеля.
 Посадка  производится  реже,  чем  обычно:  80—90  см  в  меж¬
дурядьях,  40  см  в  ряду  между  соседними  кустами  или  гнез¬
дами  картофеля.  Кроме  того,  применяют  посадку  клубней  на
.высоко  поднятых  гребнях  (до  30—40  см).  Разреженная  посадка
-обеспечивает  лучший  теплообмен  между  выхолаживающимися
листьями  и  более  теплым  воздухом,  а  высокие  гребни  обеспе¬
чивают  больший  поток  тепла  от  почвы  к  растению.  Вместе
■с  тем  такой  характер  поверхности  способствует  стеканию  хо¬
лодного  воздуха  в  борозды.
 Эффективность  этого  приема  посадки  картофеля  доказана
^многочисленными  опытами  в  Мурманской  области,  Карельской
АССР  и  в  других  районах.  Повсеместно  наблюдалось  резкое
ловышение  устойчивости  растений  к  заморозкам  и,  кроме  того,
•общий  урожай  и  крупность  клубней  были  выше.
 Но  самое  важное  в  гребневании  почвы  заключается  в  том,
•что  и  при  отсутствии  заморозков  термические  режимы  в  .греб-
иях  в  раннелетнее  время  на  севере  складываются  значительно
благоприятнее,  чем  на  ровных  и  гладких  поверхностях.  При¬
 353

чина,  вероятно,  заключается  в  том,  что  сильно  развитая  греб¬
нистая  поверхность  в  течение  всего  дня"  обогревается  лучше,
чем  гладкая.  Правда,  ночью  гребни  сильно  выхолаживаются.
Но  так  как  летом  солнечный  день  на  севере  достигает  18  ча¬
сов,  а  ночь  продолжается  лишь  6  часов,  то  к  концу  ночи  тем¬
пература  в  гребнях  оказывается  не  ниже,  чем  на  ровной  по¬
верхности.  В  течение  же  всего  длинного  летнего  дня  темпера¬
тура  в  гребне  на  3—5°  выше,  чем  на  той  же  глубине  на  глад¬
ких  посадках.
 Посадка  картофеля,  посевы  кукурузы,  сахарной  свеклы  и
других  культур  на  гребнях  в  Ленинградской  области  и  вообще
на  севере  с  каждым  годом  получают  все  более  широкое  рас¬
пространение.  Прибавка  зеленой  массы  кукурузы  от  посева  ее
на  гребнях,  особенно  на  суглинистых  и  глинистых  почвах,  со¬
ставляет,  по  опытам  Агрофизического  института,  100  ц  с  1  га
и  более.
 Притенение  поверхности  почвы.  На  температуру  почвы  можно
воздействовать  путем  притенения  поверхности.  Этот  прием  осно¬
ван  на  защите  поверхности  почвы  от  обогрева  прямыми  солнеч¬
ными  лучами.  Явления  затенения  часто  встречаются  в  природе.
Мы  уже  видели,  что  растительность  и  пожнивные  остатки
сглаживают  температурные  колебания  в  верхнем  слое  почвы.
 На  этом  принципе  основаны  приемы  регулирования  почвен¬
ной  температуры.  Особенно  часто  прибегают  ко  всякого  рода
притенениям  для  защиты  слабых  всходов  от  палящего  дейст¬
вия  солнечных  лучей.  Для  этой  цели  применяют  щиты  разных
конструкций,  поставленные  наклонно  к  поверхности  почвы,  слой
соломы  и  другие  материалы.  К  таким  мерам  часто  прибегают
овощеводы  для  защиты  неокрепших  всходов  овощных  куль¬
тур,  лесоводы  для  защиты  всходов  сосны  на  юге  и  в  ряде  дру¬
гих  случаев.
 Применение  кулис.  Расстановка  щитов  перпендикулярно  к
направлению  господствующих  ветров  имеет  очень  важное  зна¬
чение  для  уменьшения  турбулентного  потока  тепла,  снижения
адвекции  'и  конвекции.  Поставленные  таким  образом  щиты»
резко  замедляя  скорость  ветра,  снижают  потери  тепла  на  тепло¬
обмен  почвы  с  воздухом  и  тем  самым  утепляют  почву.  Такого
рода  препятствия  ветру  можно  создавать  из  деревянных  щи¬
тов.  Еще  более  доступными  являются  рядки  высокостебель¬
ных  растений.  Они  могут  быть  из  быстрорастущих  яровых  или
озимых  (например,  из  кормовых  бобов,  овса,  озимой  ржи
и  др.).  а  также  из  оставшихся  с  прошлого  года  рядков  куку¬
рузы,  подсолнечника  и  др.  (так  называемые  кулисы).
 На  севере  все  чаще  прибегают  к  такому  приему  при  вы¬
ращивании  огурцов.  Для  этого  можно  осенью  произвести  посев?
ржи  узкими  полосами,  оставляя  свободной  3—5-кратную  ши¬
рину  площади.  Ко  времени  высадки  огурцов  в  открытый  грунт-
рожь  успевает  дать  стебли  высотой  40—50  см  и  более;  таким*
 354

'-образом,  высаженная  рассада  огурцов  оказывается  защищен¬
ной  от  ветров  полосой  ржи.  В  результате  этого  тепловой  ре¬
жим  огурцов  оказывается  значительно  лучшим,  чем  без  кулис.
Урожай  на  кулисных  посадках  нередко  превышает  в  2—3  раза
урожаи  на  незащищенных  площадках.  Следует  также  учиты¬
вать,  что  в  случаях,  когда  кулисы  не  приводят  к  существенному
повышению  температуры  воздуха  над  растениями  огурцов  и
других  теплолюбивых  культур,  снижение  скорости  ветра  само
по  себе  весьма  положительно  сказывается  на  процессах  жиз¬
недеятельности  многих  растений.
 Очень  важное  значение  при  выращивании  теплолюбивых
растений  имеет  размещение  их  на  южных  склонах.
 Многочисленные  данные  говорят  о  том,  что  посев  кукурузы
в  Московской  области  на  южных  склонах  обусловливает  резкое
улучшение  ее  произрастания.  Фактически  растения  как  бы
переносятся  в  иную  климатическую  зону.  Для  рассматривае¬
мого  случая  растения  кукурузы  оказываются  в  условиях,  близ¬
ких  к  климатическим  условиям  Харьковской  области.  Это  об¬
стоятельство  особенно  важно  учитывать  при  возделывании  теп¬
лолюбивых  культур  на  севере,  в  частности  кукурузы.
 Применение  технических  средств  обогрева  почвы  и  при¬
земного  слоя  воздуха.  Наряду  с  агротехническими  средствами
регулирования  температуры  почвы  и  приземного  слоя  воздуха
весьма  существенное  значение  имеет  использование  возмож¬
ностей,  предоставляемых  в  распоряжение  сельского  хозяйства
нашей  быстро  развивающейся  индустрией.
 Мы  уже  видели,  что  многие  материалы,  предоставляемые
химической  промышленностью,  с  большим  успехом  приме¬
няются  для  мульчирования.  Заметим,  что  прозрачные  пленки
во  все  больших  размерах  применяются  и  для  утепления  при¬
земного  воздуха.  С  этой  целью  они  используются  при  создании
индивидуальной  защиты  ценных  растений,  а  также  для  укры¬
тия  целых  гряд  и  даже  полей.  В  последнем  случае  пленочные
укрытия  снижают  теплообмен  с  окружающей  средой,  а  неко¬
торые  пленки  способны  снижать  также  потери  тепла  на  излу¬
чение.  В  результате  под  пленками  создаются  значительно  более
^благоприятные  микроклиматические  условия,  чем  в  открытом
грунте  Особенно  хорошие  условия  создаются  для  роста  и  пло¬
доношения  овощных  культур  в  весенне-летних  теплицах.
 Температура  почвы  и  воздуха  при  двойном  слое  пленки
.днем  на  5—10°,  а  ночью  на  2—5°  превышает  температуру  почвы
и  воздуха  открытого  грунта.  Расширение  площадей  таких  теп¬
лиц  создает  широкие  возможности  производства  ранних  овощей
практически  во  всех  зонах  страны.  Большие  возможности  от¬
крывает  использование  в  овощеводстве  тепловых  отходов  про¬
мышленности  для  подогрева  почвы  и  воздуха.  Обычно  это  низ¬
копотенциальная  вода,  использование  которой  в  промышлен¬
ности  малоэффективно.  В  овощеводстве  часто  именно  такая
 355

вода  (30—40°  С)  вполне  приемлема  для  использования  на  уча¬
стках  утепленного  грунта.
 В  еще  большей  степени  целесообразно  применение  термаль¬
ных  вод,  электроэнергии  в  часы,  когда  в  промышленности  в
ней  невелика  потребность,  а  также  в  районах,  где  по  организа¬
ционно-техническим  соображениям  создаются  условия  времен¬
ного  избытка  энергии.
 Таким  образом,  практически  в  распоряжении  сельскохозяй¬
ственных  предприятий,  особенно  пригородных,  (при  выращивании
растений  имеется  множество  источников  для  регулирования::
термических  условий  в  почве  и  приземном  воздухе.
 Эти  возможности  будут  быстро  расширяться  по  мере  роста
промышленности  и  возникновения  новых  производств,  новых:
материалов  и  новых  видов  энергетических  ресурсов.

ЛИТЕРАТУРА
 Абрамова  М.  М.  Передвижение  воды  в  почве  при  испаре¬
нии.  Тр.  Почвенного  ин-та  им.  В.  В.  Докучаева,  т.  И,  1953.
 Абрамова  М.  М.,  Большаков  А.  Ф.,  О  р  е  ш  к  и  н  а  Н.  С.,
Роде  А.  А.  Испарение  из  почвы  подвешенной  влаги.  «Почвоведение»,  №  2,
1966.
 Абросимова  JI.  Н.  Бюлл.  НТИ  по  агрономической  фи¬
зике,  №  7,  1960.
 Агрофизические  приборы  и  автоматические  устройства.  Сб.  тр.
АФИ,  в.  23,  Гидрометеоиздат,  «П.,  1968.
 Агрофизические  методы  исследования  почв.  Под  ^ред.  С.  И.  Дол¬
гова.  «Наука»,  М.,  1966.
 Александрова  JI.  Н.  Сб.  «Доклады  советских  почвоведов
к  7  Международному  конгрессу  почвоведов  в  США».  Изд.  АН  СССР,  1960.
 Александров  Б.  П.,  Куртенер  А.  В.  Тр.  лаборатории
физики  почв,  в.  2,  1937.
 Алпатьев  А.  М.  Влагооборот  культурных  растений.  Гидро¬
метеоиздат,  1954.
 Андрианов  П.  И.  Связанная  вода  почв  и  грунтов.  Тр.  Ин-та
мерзлотоведения,  1946.
 Антипов-Каратаев  И.  Н.,  Келлерман  В.  В  у
Хан  Д  В.  О  почвенном  агрегате  и  методах  его  изучения.  Изд.  АН  СССР,
1948.
 Астапов  С. 	В. 	Мелиоративное  почвоведение  (практикум).
 Сельхозгиз,  М.,  1958.
 Астапов  С 	В., 	Ш  и  ш  к  о  в  К.  Н.  Водный 	режим  почв 	при
 орошении 	яровой  пшеницы 	на 	типичных  и  карбонатных  черноземах. 	Сб.
 «Орошение  сельскохозяйственных  культур»,  т.  1,  изд.  АН  СССР,  1952.
 Атаманюк  А.  К.  Агрономическое  значение  плотности  /почвы.
Сб. 	«Вопросы  исследования 	и  использования  почв 	Молдавии». 	Ки¬
 шинев,  1964.
 Ахмедов  К-  С.  Гуминовые  и  полимерные  препараты  в  сель¬
ском  хозяйстве.  Изд.  АН  Уз«б.  ССР,  1961.
 Ахромейко  А.  Структура  почвы.  Сельхозгиз,  М.,  1930.
 Банасевич  Н.  Н.,  Захаров  Н.  Г.  Закрепление  песков  би¬
тумной  эмульсией.  Сб.  тр.  АФИ,  в.  3,  ОГИЗ  Сельхозгиз,  М.,  1941.
 Барсуков  JI.  Н.,  Забавская  К.  М.  Изменения  условий
плодородия  в  различных  прослойках  пахотного  слоя  в  зависимости  от  об¬
работки.  «Почвоведение»,  №  12,  1953.
 Барсуков  JI.  Н.,  Забавская  К.  М,  Иванова  Т.  И.
Об  агротехнической  роли  отвальной  вспашки.  «Земледелие»,  №  И,  1959.
 Бахтин  П.  У.  Сб.  «Вопросы  агрономической  физики»,  Сель-
козгиз,  М.,  1957.-
 Балтян  К.  И.,  Бахтин  П.  У.,  Дим  о  В.  Н.,  Хвыля  К.  С.
О  прочности  структуры  пахотного  слоя  дерново-подзолистых  ло-чв  и  о  тео¬
рии  культурной  вспашки.  «Почвоведение»,  №  11,  1951.
 Бахтин  П.  У.  Динамика  физико-механических  свойств  почвы
в  связи  с  вопросами  ее  обработки.  Тр.  Почвенного  ин-та  им.  В.  В.  До¬
кучаева,  т.  14,  1954.
 Бекаревич  Н.  Е.  К  методике  агрегатного  анализа  почвы.
Тр.  Юбилейной  сессии,  посвященной  100-летию  со  дня  рождения  В.  В.  До¬
кучаева.  Изд.  АН  СССР,  1949.
 357

Богданов  С.  Об  отношении  (прорастающих  семян  к  почвен¬
ной  воде.  Киев,  1891.
 Большаков  А.  Ф.  Материалы  ио  изучению  ©одного  режима
■почв.  Тр.  'Почвенного  -ин-та  им.  В.  В.  Докучаева,  it.  31,  >1950.
 Будыко  М.  И.  Исоарение  в  естественных  условиях.  Гидро-
метеоивдат,  М.,  1948.
 Буров  Д.  И.  Агронроизводственное  еначение  конвекционно-
диффузеого  (передвижения  и  «испарения  воды  из  черноземных  почв  южной
части  лесостепи  Заволжья.  Известия  Куйбышевского  сельскохозяйственного
ин-та,  в.  2,  1941.
 Буров  Д.  'И.  Испарение  воды  (парующей  почвой  и  почвой  под
растительным  «покровом  в  условиях  Заволжья.  «Почвоведение»,  №  1,  1952.
 Буров  Д.  И.  Испарение  воды  (почвой  и  пути  его  регулиро¬
вания  в  условиях  Заволжья.  Известия  Куйбышевского  сельскохозяйствен¬
ного  ин-та,  в.  12,  '1967.
 Б  я  л  ы  й  А.  М.  Водный  режим  в  севообороте  на  черноземных
почвах  Юго-Востока.  Диссертация.  Волгоград,  1967.
 Вадюнина  А.  Ф.,  Корчагина  3.  А.  «Методы  исследования
физических  свойств  почв  и  грунтов.  Изд.  «.Высшая  школа»,  1961.
 Васильев  И.  С.  К  методике  изучения  влажности  оочв.
‘Сб.  «Проблемы  советкжюго  (почвоведения»,  №  7,  1939.
 Васильев  И.  С.  Водный  режим  подзолистых  (почв.  Тр.  Поч¬
венного  ин-rra  им.  В.  В.  Докучаева,  т.  32,  il962.
 Вершинин  П.  В.,  Константинова  В.  П.  Физико-хими¬
ческие  основы  структуры  оочв.  Сельхозгиз,  1935.
 Вершинин  П.  В.  О  некоторых  природных  законах,  важных
при  обработке  почвы.  Доклады  ВАСХНИЛ,  в.  4,  il948.
 Вершинин  П.  В.  Почвенная  структура  и  условия  ее  форми¬
рования.  Изд.  АН,СССР,  1958.
 Вершинин 	П. 	В., 	Поясов 	Н. 	П.  Структура  я  воздушный
 режим  почв  при  орошении. 	Сб.  трудов 	АФИ 	по  агрономической  фи¬
 зике,  в.  7,  1954.
 Вершинин 	П. 	В., 	Ревут 	И. 	Б. 	О  методике  определения
 водопрочности  почв.  Сб.  трудов  АФИ  по  агрономической  физике,  в.  5,1952.
 Вершинин 	П. 	В., 	Ревут 	И. 	Б. 	Структура  и  физические
 условия  в  почвах  Каменной  Отели.  Сб.  трудов  АФИ  по  агрономической
физике,  в.  6,  1953.
 Вершинин  П.  В.,  Мельникова  М.  К.  и  др.  Основы  агро¬
номической  физики.  Под  ред.  А.  Ф.  Иоффе  и  И.  Б.  Ревута.  Физ-
матиздат,  1969.
 Виленский  Д.  Г.  Агрегация  оочв,  ее  теория  и  практиче¬
ское  приложение.  Изд.  АН  СССР,  1945.
 Вильямс  В.  Р.  Собр.  соч.,  т.  7,  1951.
 Воробьев  С.  А.,  Буров  Д.  И.,  Егоров  В.  Е.,  Груз¬
дев  Г.  С.  Земледелие.  «Колос»,  М.,  1968.
 Гедройц  К.  К.  К  вопросу  о  почвенной  структуре  и  ее  сель¬
скохозяйственном  значении.  Известия  Ин-та  опытной  агрономии,  т.  4,  №  3,  19i25.
 Гедройц  К.  К-  Учение  о  поглотительной  способности  почв.
Сельхозгиз,  1933.
 Гельцер  Ф.  Ю.  Динамика  угольной  кислоты  почвенного  воз¬
духа  в  условиях  орошаемого  вемледелия.  Тр.  Аккаваюской  опытной  стан¬
ции,  в.  10.  Ташкент,  1930.
 Герасимович  С.  С.  О  ©одном  режиме  черноземов  Молда¬
вии  (при  различных  способах  их  обработки.  Бюлл.  НТИ  по  агрономиче¬
ской  .физике,  №  7,  1960.
 Глобус  А.  М.  Экспериментальная  гидрофизика.  Гидрометеоиз-
 дат,  1969.
 Гончаров  Б.  П.,  Селецкий  В.  И.,  Федотова  Н.  И.
Влажность  каштановых  почв  при  различных  глубинах  обработки.  Бюлл.  НТИ
по  агрономической  физике,  №  7,  1960.
 358

Горбунов  Н.  И.  Поглотительная  способность  почв  и  ее  при¬
рода.  Сельхозгиз,  1948.
 Горбунов  Н.  И.  Закономерности  распределения-  глинистых
минералов  в  (почвах  СССР.  «Почвоведение»,  №  2,  1956.
 Горбунов  Н.  И.  Высокодисперсные  материалы  и  методы  их.
изучения.  Иад.  АН  СССР,  .1963.
 Гупало  А.  И.  Способ  .нахождения  ггермических  характеристик
почв  в  зависимости  от  их  влажности  и  плотности.  Бюлл.  НТИ  ню  агрономи¬
ческой  физике,  №  2,  1956.
 Гуссак  В.  Б.  Гуминовые  и  полимерные  препараты  в  сель¬
ском  хозяйстве.  Изд.  АН  Узбекской  GCP,  1961.
 Дерягин  Б.  В.  Механические  свойства  тонких  слоев  жид¬
кости.  «Физическая  химия»,  т.  б,  в.  2—3,  М.-Л.,  1934.
 Дерягин  Б.  В.  Что  такое  трение.  Изд.  АН  СССР,  I960.
 Дерягин  Б.  В.,  3  о  р  и  н  3.  М.  Исследование  поверхностной
конденсации  и  адсорбции  паров  вблизи  (насыщения  оптическим  м  икр  □поля¬
ризационным  методом.  «Физическая  химия»,  т.  29,  в.  10,  1955.
 Дерягин  Б.  В.,  Мельникова  М.  К.  Исследование  дви¬
жения  воды  под  влиянием  температурного  -градиента.  Сб.  работ,  посвящен¬
ный  70-летию  А.  Ф.  Иоффе.  Изд.  АН  СССР,  1950.
 Дерягия  Б.  В.,  Мельникова  М.  К-  К  определению  зако¬
номерностей  передвижения  почвенной  влаги.  Сб.  «Вопросы  агрономической
физики»,  Сельхозгиз,  1957.
 Д  и  м  о  В.  Н.,  Роде  А.  А.  Тепловой  и  водный  режим  почв*
СССР.  «Наука»,  М.,  1968.
 Дим  о  В.  Н.  О  некоторых  особенностях  макро-  и  микрострук¬
туры  почв  разного  механического  состава.  Сб.  «Вопросы  агрономической
физики».  Сельхозтшз,  il957.
 Долгов  С.  И.,  Рыжов  С.  Н.  К  вопросу  об  определении
максимальной  высоты  капиллярного  поднятия  воды  в  почвогрунтах.  Тр.
ВИУАА,  в.  2,  1933.
 Долгов  С.  И.  Исследование  подвижности  почвенной  влаж¬
ности  и  ее  доступности  шля  растений.  Изд.  АН  СССР,  1948.
 Дюценко  Л.  С.,  Захаров  «Н.  Г.  Возделывание  кукурузы
на  гребнях.  «Весггник  сельскохозяйственной  иауки»,  №  4,  '1969.
 Дояренко  А.  Г.  К  изучению  испаряющей  способности  почвы.
«Научно-агрономический  журнал»,  №  5—6,  1924.
 Ж  еже  ль  Н.  Г.,  Корнилов  М.  Ф.  За  дальнейшее  повыше¬
ние  урожайности  зерновых  культур.  Лениэдат,  1955.
 Заев  П.  П.  К  вопросу  о  безотвальной  обработке  почвы.  «Поч¬
воведение»,  №  1,  1957.
 Заев  П.  П.  Эффективность  отвальной  «и  безотвальной  обра¬
ботки  дерново-подзолистых  почв  под  яровую  пшеницу.  Сб.  трудов  АФИ  по
агрономической  физике,  в.  10,  1962.
 Иоффе  А.  Ф.  Физика  и  сельское  хозяйство.  Изд.  АН
СССР,  1955.
 Иоффе  А.  Ф.  Полупроводники  и  их  применение.  Изд.
АН  СССР,  1956.
 Иоффе  А.  Ф.,  Ревут  И.  Б.  Физика  на  службе  сельского
хозяйства.  Изд.  «Знание»,  1959.
 Каганов  М.  А.,  Рябова  Е.  П.,  Ч  у  д  и  о  в  с  к  и  й  А.  Ф-
Тепловой  баланс  полей  среди  лесных  полос.  Сб.  трудов  АФИ  по  агрономи¬
ческой  физике,  в.  6,  1953.
 Каганов  М.  А.,  Чудновский  А.  Ф.  Применение  полу¬
проводниковых  термосопротивлений  для  микроклиматических  измерений.
Сб.  трудов  АФИ  по  агрономической  физике,  в.  5,  1952.
 Канозенко  I.  Д.,  Устьянов  В.  Г.  Ф1зика  в  альскому
господарствь  Кихв,  1955.
 К  а  с  п  и  р  о  в  А.  И.  Почвенная  корка  и  борьба  с  ней.  Сель¬
хозгиз,  1958.
 359>

Качинский  Н.  А.  Корневая  система  растений  в  «почвах  под¬
золистого  типа.  Tip.  Московской  областной  сельскохозяйственной  опытной
станции,  в.  5,  1925.
 Качинский  Н.  А.  Изучение  физических  свойств  почвы  и
корневых  систем  растений  при  территориальных  тшчвешшх  исследованиях.
Сельхозгиз,  1930.
 Качинский  Н.  А.  О  структуре  иточвы,  некоторых  ее  свойст¬
вах  и  дифференциальной  порозности.  «Почвоведение»,  №  6,  1947.
 Качинский  Н.  А.  Физика  почв.  «Высшая  школа».  Москва,
 1965.
 Квасников  В.  В.  Структура  почвы  как  главное  условие  ее
^плодородия.  Сельхозгиз,  1955.
 Колясев  Ф.  Е.  Структурообразующие  -вещества  и  растения.
Сб.  тр.  АФИ,  в.  2,  1937.
 Колясев  Ф.  Е.  О  влажности  почвы  и  приемах  ее  сохране¬
ния.  «Советская  агрономия»,  №  6,  '19418.
 Колясев  Ф.  Е.  Подвижность  воды  в  почве  и  некоторые  пути
<ее  регулирования.  Сб.  «Вопросы  агрономической  физики»,  Сельхозгиз,  1957.
 Кононова  М.  М.  Проблемы  почвенного  гумуса  и  савремен-
ные  задачи  его  изучения.  Изд.  АН  СОСР,  1951.
 Константинов  А.  Р.  Основные  .методики  расчета  испарения
'в  естественных  -условиях.  Тр.  ГГИ,  в.  48  (102),  1955.
 Коссович  П.  С.  Водные  свойства  почв.  «Опытная  агроно¬
мия»,  т.  5,  СПб.,  1904.
 Костычев  П.  А.  Почвоведение.  Сельхозгиз,  1940.
 Костычев  П.  А.  Почва,  ее  удобрение  и  обработка.  СПб.,  1905.
 Лазарев  Н.  М.  Типы  биоорганоминеральных  систем  различ¬
ных  почв.  Тр.  -ВНИИСХ  микробиологии,  в.  1,  1949.
 Лебедянце©  А.  Н.  Изменение  плодородия  «пахотного  слоя
парующей  -почвы  в  течение  вегетационного  «периода.  Известия  Шатиловской
опытной  станции,  т.  1.  №  4,  Орел,  1921.
 Летунов  П.  С.,  Долгов  С.  И.  Галкин  И.  В.  Водные
свойства  и  агромелиоративная  характеристика  почв  Заволжья.  Сб.  «Физика
тючв  в  СССР»,  1936.
 Лобанов  Н.  В.  Критическая  для  высших  растений  почвенная
•влажность.  «Научно-агрономический  журнал»,  №  4,  1926. 	.
 Макаров  Б.  Н.,  М  а  ц  к  е  в  и  ч  В.  Б.  О  терминах  «дыхание
почвы»  и  биологической  активности  почвы.  «Почвоведение»,  №  6,  1958.
 Максимов  яН.  А.  Краткий  курс  физиологии  растений.  Сель-
тсозгиз,  1933. 	"  "
 Масленкова  Г.  Л.  Физико-химические  основы  искусствен¬
ного  структурообразования.  Сб.  трудов  но  агрономической  физике,  в.  10,1962.
 Мацкевич  В.  Б.  Наблюдения  над  режимом  углекислоты  в
•почвенном  воздухе  мощных  черноземов.  Тр.  Почвенного  ин-та  им.  В.  В.  До¬
кучаева,  т.  31,  1950.
 Методическое  руководство  по  изучению  почвенной  структуры.
Под  ред.  И.  Б.  Ревута  ш  А.  А.  Роде.  Л.,  «Колос»,  1969.
 Михайлов  Б.  Д.  Влияние  структурного  состояния  почвы  и
тлубины  -междурядных  обработок  на  величину  испарения.  Изд.  АН  Узбек¬
ской  ОСР,  1955.
 Мичурин  Б.  Н.  Водный  баланс  поля  яровой  пшеницы  в  усло¬
виях  орошаемого  Заволжья.-  Сб.  трудов  АФИ  по  агрономической  фи¬
зике,  в.  7,.  1959.
 Мичурин  Б.  Н.  Основы  агрофизики,  ч.  4.  Физматгиз,  1959.
 Мишустин  Е.  Н.  Лабильная  часть  почвенной  макрострук¬
туры  «Почвоведение»,  №  2,  1945.
 Некрасов  П.  А.  Влияние  механического  состава  и  влажности
почвы  на  сопротивление  плуга.  «Почвоведение»,  №  9,  1939.
 Нерпин  С.  В.,  Мельникова  М.  К.  Равновесие  и  движе-  -
 -360

HWe  влаги  в  почвах  и  грунтах.  Сб.  «Вопросы  агрономической  физики»*.
Сельхозгиз,  1957.
 НерП'Ин 	С 	В. 	Водоудерживающая  способность  структурных
 почв 	и 	их 	влагоподвижность 	Сб  трудов  АФИ  по  агрономической  фи¬
зике, 	№ 	10, 	1962
 Н  е  р  п  и  н  С.  В.,  К«отов  А.  И.,  Р  а  ш  а  Д  Н.  Основания,  фун¬
даменты  л  инженерная  геология  Изд.  «Речной  транспорт»,  1963.
 Нерпин 	С. 	В., 	Чудновский  А.  Ф.  Физика  почв.  Изд.
 «Наука»,  1967.
 Новогрудский  Д.  М.  Почвенная  микробиология.  Изд.  АН
Казахской  ССР,  1956.
 ОрешкиiHа  Н  С  Опыты  по  изучению  свойств  подвешенной*
влаги  в  песке.  Сб.  «Вопросы  агрономической  физики».  Сельхозгиз,  1957.
ОтоцкийП  Г.  Грунтовые  воды,  ч  2,  СПб,  1905
Павлов 	Г. 	И. 	Материалы  по  опыто-оросительному  делу,
 т.  1,  Ташкент,  1930.
 Петров 	Е. 	Г. 	К  воцросу  об  изучении  водопроницаемости
 почв.  «Научно-агрономический  журнал»,  №  4,  1927
 Пигулевский  М.  X  Основы  и  методы  изучения  физико-ме¬
ханических  «свойств  почвы 	Тр.  ЛОВИУАА,  в  44,  1936.
 Польский 	М.  Н.  К  ‘вопросу  о  .прочности  почвенных  агрега¬
 тов.  «Почвоведение»,  №  4,  '1949.
 Пушка,рев 	В.  Ф.  Основные  вопросы  проблемы  изучения 	ис-.
 парения 	с 	поверхности  суши.  Материалы  межведомственного  совещания 	по
 проблеме  испарения  с  поверхности  суши.  Изд.  Гидрометеослужбы,  1961.
 Радченко  С.  И.  Температурные  гоадиенты  среды  и  растения.
«Наука»,  М,  1966
 Радченко  С.  И.  Влияние  температурного  градиента  на  ро<ст
и  развитие  высших  .растений.  Тр.  Ботанического  -ин-та  АН  СССР,  се-
»рия  4,  в.  4,  1940.
 Рассел  Э.  Д.  Почвенные  условия  и  .рост  растений.  Изд.  «Ино¬
странная  литература»,  1965-
 Ревут  И,  Б.,  Ципряс  Д.  Б.  Доклады  ВАСХНИЛ,  №  9,  1971.
Ревут  И.  Б,  Поясов  Н.  П.  О  некоторых  физических  усло¬
виях  в  структурных  почвах  в  связи  с  содержанием  пылеватых  фракций.
Сб.  трудов  АФИ  по  агрономической  физике,  в.  6,  1953
 Ревут  И.  Б,Кочурова  И  И.  Повышение  плодородия  под¬
пахотного  слоя  дерново-подзолистых  почв.  «Вестник  сельскохозяйственной*
науки»,  №  4,  1960.
 Ревут  И  Б,  Захаров  Н.  Г.,  Доценко  Л.  С.  Водный
режим  в  подвижных  песках  при  их  лесоводческом  освоепии.  Сб  «Вопросы
агрономической  физики».  Сельхозгиз,  1957.
 Ревут  И.  Б.  Физика  почв  и  проблема  их  обработки.  «Вестник
сельскохозяйственной  науки»,  №  7,  1961.
 Ревут  И.  Б  Физика  в  земледелии.  Физматиздат,  I960,
 Ревут  И.  Б,  Лебедева  В  Г.,  Абрамов  Н.  А.  Плот*
ность  почвы  v  ее  плодородие.  Сб  трудов  АФИ  по  а1рономической  фи¬
зике,  в.  10,  1962.
 Ревут  И.  Б.,  Лебедева  В.  Г.  О  некоторых  закономерно¬
стях  процесса  диффузии  газов  в  почве  Доклады  ВАСХНИЛ,  №  3,  1967.
 Ревут  И.  Б,  Козлова  Л.  Д  Фрезерная  обработка  и  ее-
влияние  на  биологическую  активность.  Сб.  тр.  АФИ  по  агрономической  фи¬
зике,  в.  14,  1967.
 Ремизов  Н.  И.  Обменные  катионы  »в  почвах  СССР.  Почво¬
ведение  и  агрохимия.  Изд  АН  СССР,  1936
 Роде  А  А.  Подзолообразовательный  дроцесс.  Изд.  АН
СССР,  1937.
 Р  о  д  е  А  А.  Почвенная  влага  Изд  АН  СССР,  Ю52.
 Роде  А  А.  Почвоведение.  Гослесбумиздат,  1955.
 36Г

Роде  А.  А.  Методы  изучения  водного  режима  почв.  Изд.
АН  СССР,  1960.
 Роде  А.  А.  15  терминов  по  гидрологии  почв  по  докладу  Коми¬
тета  для  выработки  международной  терминологии.  «Почвоведение»,  №  12,1962.
 Роде  А.  А.  Основы  учения  о  почвенной  ©лаге.  Гидрометео-
издат,  Л,  1966.
 Рожанская  О.  Д.  Испарение  и  тепловой  баланс  деятель¬
ной  поверхности  орошаемых  полей.  Сб.  трудов  АФИ  по  агрономической
•физике,  -в.  7,  1954.
 Рожанская  О.  Д.  Факторы,  определяющие  тепловой  режим
культивационных  сооружений.  Сб.  трудов  АФИ  по  апрономической  фи¬
зике,  в.  10,  1962.
 Розин  В.  А.  Мелиорация  и  основания  сельскохозяйственного
водоснабжения.  Сельхозгиз,  1954.
 Розов  Л.  П.  Мелиоративное  почвоведение.  Сельхозгиз,  1936.
 Романов  И.  А.  Применение  полиакриламида  для  улучшения
физических  свойств  почвы.  Бюлл.  НТИ,  №  8—9,  1961.
 Рыжов  С.  Н.,  Ефимов  А.  И.  Физическая  спелость  почвы
и  ее  агрономическое  значение.  «Химизация  социалистического  земледе¬
лия»,  №  3,  1938.
 Рыжов  С.  Н.,  3  и  >м  и  п  а  Н.  И.  Сб.  докладов  советских
почвоведов  к  7  Международному  конгрессу  почвоведов  в  США.  Изд.
АН  СССР,  1960.
 Рыжов  С.  Н.,  Б  о  г  о  м  о  л  о  в  В.  3.  Испарение  из  структур¬
ной  и  распыленной  почвы.  «Почвоведение»,  №  1,  1934.
 Саввинов  Н.  И.  Структура  почвы  и  ее  прочность  на  целине
к  старопахотных  участках.  Сельхозгиз,  1931.
 Саввинов  Н.  И.  Сб.  «Физика  почв  в  СССР».  Сель¬
хозгиз,  1936.
 Сапожников  Н.  А.  О  биологической  основе  глубокой  обра¬
ботки  дерново-подзолистых  почв.  Т,р.  Ин-та  микробиологии  АН  СССР,
в.  7,  I960.
 Сапожников  Н.  А.  О  некоторых  теоретических  вопросах
обработки  подзолистых  почв  северо-западной  зоны.  Научные  труды  Северо-
Западного  НИИСХ,  1963.
 С  е  л  е  ц  к  и  й  В*  И.,  Гончаров  Б.  П.  Научные  труды*  Став¬
ропольского  НИИСХ,  т.  4,  1960.
 Смородин  Г.  С.  Тр.  Башкирского  сельскохозяйственного
ин-та,  т.  8,  ©.  1,  1957.
 Соболев  С.  С.  Защита  почв  от  эрозии  и  повышение  их  пло¬
дородия.  Сельхозгиз,  1961.
 Соболев  Ф.  С.,  Чапек  М.  В.  Роль  поглощенного  воздуха
в  явлениях  почвенной  структуры.  «Научно-агрономический  журнал»,  №  1,  1930.
 Соколов  Н.  С.  Общее  земледелие.  Сельхозгиз,  1937.
 Соколовский  А.  Н.  Сельскохозяйственное  почвоведение.
Сельхозгиз,  1956.
 Степанов  Л.  Н.  Применение  полимеров  при  осушении  ми¬
неральных  переувлажненных  земель.  «Гидротехника  и  мелиорация»,  №  1,1960.
 Степанов  Л.  Н.,  Владимиров  В.  Е.  Ультразвук  в  под¬
готовке  почвенных  проб  к  механическому  анализу.  «Вестник  сельскохозяйст¬
венной  науки»,  №  М,  1961.
 Теоретические  основы  обработки  почвы.  Под  ред.  С.  В.  Нер-
лина  и  И.  Б.  Ревута  Гидрометеоиздат,  в.  1—2—3,  Л.,  1968—1969—1972.
 Тороиова  А.  Г.  Тепловой  баланс  и  метеорологический  режим
свекловичного  поля  в  условиях  Чуйской  долины.  Изд.  Ташкентского  госу¬
дарственного  университета,  .1962.
 Трутнев  А.  Г.  Целинные  земли  европейского  севера  СССР  и
их  освоение.  Сельхоагиз,  '1953.
 362

Тулайков  Н.  М.  За  пропашные  культуры  прошп  травополья.
Изд.  МСХ  РСФСР,  1962.
 Тюлин  А.  Ф.  Результаты  работ  агрохимического  отделения
Пермской  сельскохозяйственной  опытной  станции,  в.  1—2,  1927,  1928.
 Тюрин  И.  В.  Из  результатов  работ  по  изучению  состава  гу
муса  в  почвах  СССР.  Сб.  «Проблемы  советского  (почвоведения»,  в.  11,  И.чд.
АН  СССР,  1940.
 Тюрии  И.  В.  Органическое  вещество  почвы.  Сельхозгиз,  1937.
 Тюрин  И.  В.  Географические  закономерности  гумусообразю-
вания.  Тр.  Юбилейной  сессии,  посвященной  100-летию  со  дня  рождения'
В.  В.  Докучаева.  Изд.  АН  СССР,  1949.
 Федоро.вский  Д.  В.  Поступление  воды  и  питательных  ве¬
ществ  в  растение  при  низкой  влажности  поч©ы  и  высоком  осмотическом
давлении  почвенного  раствора.  Тр.  Почвенного  ин-та  им.  В.  В.  Доку¬
чаева,  т.  41,  1953.
 Фрамцессон  В.  А.  О  максимальной  гигроскопичности  и  свя¬
занной  воде  в  черноземных  почвах.  Тр.  Юбилейной  сессии,  посвященной
100-летию  со  дня  рождения  В.  В.  Докучаева.  Изд.  АН  СССР,  1949.
 Фраюцессон  В.  А.  Сохранение  и  повышение  плодородия
почвы  при  освоении  целинных  земель.  Сельхозгиз,  1957.
 Худяков  Я.  П.  Биологические  основы  окультуривания  под¬
почвенных  горизонтов  подзолистых  почв.  Тр.  ин-та  микробиологии*
АН  СССР,  1960.
 Чудновский  А.  Ф.  Физика  теплообмена  в  почве.  Гос-
техмздат,  1948.
 Чудновский  А.  Ф.  Теплообмен  в  дисперсных  средах.
Гостехиздат,  '1954.
 Чудновский  А.  Ф.  Основы  агрофизики,  ч.  III.  Физматиз-
 дат.  1959.
 Чудновский  А.  Ф.  Цроблемы  тепловой  мелиорации  почв.
Сб.  трудов  АФИ  по  агрономической  физике,  ©.  10,  1960.
 Чудновский  А.  Ф.,  Шлимович  Б.  М.  Полупроводнико¬
вые  приборы  в  сельском  хозяйстве.  Сельхозгиз,  1961.
 Ш  а  л  ы  т  М.  С.  Подземная  часть  растительного  покрова  степ¬
ной  и  пустынной  зон  и  ее  значение  для  процесса  эрози-и.  Тр.  Юбилейной
сессии,  посвященной  'ЮЮ-летию  со  дня  рождения  В.  В.  Докучаева.  Изд.
АН  СССР,  1949.
 Шевлягин  А.  И.  Интенсивность  иитрификационного  процесса
в  черноземах  в  зависимости  от  степени  их  уплотнения.  «.Почвоведе¬
ние»,  №  5,  1961.
 Шоу  В.  Т.  Физические  условия  поч-пы  и  растения.  Изд.  «Ино¬
странная  литература»,  1955.
 Щукин  Н.  В.  Физические  свойства  почвы  и  сила  тяги  плугов.
«Сельскохозяйственная  машина»,  №  3,  1937.
 Щукин  Н.  В.  Физико-механичеокие  свойства  почвы.  «Электри¬
фикация  сельского  хозяйства»,  №  1,  1950.
 Я  х  т  е  н  ф,е  л  ь  д  П.  А.,  3  ю  с  ь  к  о  Я.  Г.  Зависимость  урожая
яровой  пшеницы  от  •плотности  в  Западной,  Сибири.  «Земледелие»,  №  4,  1955.
 Я  ц  у  к  Е.  П.,  Ефимов  Д.  Н.,  Кузнецов  Ю.  А.  Фрезер¬
ные  почвообрабатывающие  машины.  М.,  1965.
 Allison  L.  Е.  Soil  Science,  v.  73,  No  6,  1952.
 Allison  L.  and  Moore  L.  E.,  Soil  Sci.  Soc.  Am.  Proccrl.,
v.  20,  No  2,  1956.
 В  a  v  e  r  L.  D.  Soil  Physics,  New  York,  1948.
 Briggs  L.  I.  and  Shantz  H.  L.  The  wilting  coclTicioiil  Гог
different  plants  and  its  indirect  determination.  U.  S.  Depart.  оГ  A«/rir
Bull.,  230,  1912.
 Fiedler  H.  I.  Die  Deutsche  Landwirtschaft,  Bd.  Г>,  НИИ.
 Kersten  H.  Bullet.  Engen.  Exper.  Station,  No  28,  I9M.
 Kullmann  A.  Tagungsberichle.  Berlin,  1958.
 :«>;i

К  u  11  m  a  n  n  A.  Z.  Pflanzen,  Dung,  und  Bodenkunde,  Bd.  134,1960."
Kuron  H.  L.  Z.  f.  Pflanz.,  Dung.  u.  Bodenkunde,  A.  B.  21,
 27  1931.
 Kuron  H.  L.,  Z.  f.  Pflaiiz.,  Dung.  u.  Bodenkunde,  A.  B.<
18,  179,  1950.
 Majer  U.,  Renenkampf  U.  Z.  f  Pflanz.,  Dung.  u.  Bo-
<denkunde,  B.  234,  1960.
 Meredith  H.  L.,  Patrick  W.  N  Agrar.  Journ,  v  53,
 No  3,  1961.
 V  e  i  m  e  j  e  r  F.  and  Hendrickson.  Soil.  Sci,  v.  62,  No  6,
1946;  v.  65,  No  6^  1948.
 Penman  H.  L.,  Report  of  the  13th  Intern.  Horticult.  Con¬
gress,  1953.
 Penman  H.  L.  Ministry  of.  Agr.  and  Fisheries,  Techn.
Bull,  No  13a,  1954.
 Stokes  G.  G.  Trans.  Cambr.  Philos.  Soc.,  v.  8,  1845.
 Wiegner  G.#  Torilla  P.  Koll.  Zeitschr.,  Bd.  38,  No  3,
 1926.
 Wiegner  G.  und  M  e  1  о  M.  D  Die  Landwirtschaftlichen
Versuchsstatione,  Bd.  XCL,  H.  1  und  2,  1918.
 Feurlein.  Die  Frase  in  Landwirtschaftlichen  Einsatz.  Grundlage
<ler  Landtechnik,  No  9,  1957.

ОГЛАВЛЕНИЕ
 Введение  		3
 Глава  I  ФИЗИКА  ТВЕРДОЙ  ФАЗЫ  ПОЧВЫ 		5
 Образование  и  состав  твердой  фазы  .  .  . 		5
 Методы  определения  удельной  поверхности  почв.  Удельная  по¬
верхность  некоторых  почв 	.  . 		9
 Дисперсность  почвы  *и  методы  ее  изучения 		15
 Разделение  почвенного  образца  на  фракции  по  размерам  эле¬
ментарных  частиц  —  механический  анализ  почвы 		25
 Устойчивость  дисперсной  части  почвы,  факторы,  обусловливаю¬
щие  устойчивость  коллоидов  почвы 		35
 Характеристика  почвенных  коллоидов 		39
 Микроструктура  почвы  			39
 Физические  условия  в  микроструктурных  почвах 		45
 Макроструктура  почвы  				50
 Процессы  крошения  почвы  на  агрегаты  и  факторы,  их  обу¬
словливающие  		56
 Процессы  структурообразования  в  почве  .  			58
 Водопрочность  почвенных  агрегатов 		76
 Методы  изучения  устойчивости  почвенной  структуры  в  воде  81
 Природа  водопрочности  почвенной  структуры 		93
 Пути  восстановления  водопрочности  макроагрегатов  почвы  101
Физические  и  биофизические  условия  в  почвах  с  искусствен¬
ной  структурой 	\ 	117
 Физические  и  биологические  условия  в  почве  в  зависимости
 от  ее  структурного  состояния 	129
 Физико-механические  характеристики  почв 	149
 Глава  II  ПОЧВЕННЫЙ  ВОЗДУХ 		172
 Методы  исследования  почвенного  воздуха  .  - 	178
 Состав  почвенного  воздуха  и  факторы,  определяющие  его  •  .  185
 Аэрация  почвы.  Воздухообмен  и  газообмен  в  почве 	192
 Процессы  газообмена  между  почвой  и  приземным  слоем  воздуха  196
О  растворенном  и  адсорбированном  почвенном  воздухе  ....  205
 Глава  III  ПОЧВЕННАЯ  ВЛАГА  И  ЖИЗНЬ  РАСТЕНИЙ;
 ВОДНЫЙ  РЕЖИМ  И  БАЛАНС  ПОЧВЫ.
 ПУТИ  ИХ  РЕГУЛИРОВАНИЯ 		220
 Гидрологические  характеристики  почвы 		225
 Влажность  почвы  	255
 Некоторые  закономерности  передвижения  влаги  в  почве  ....  265
Влагопроводность  почв  		271
 365

О  силах,  удерживающих  в  почве  подвешенную  влагу  и  вызы¬
вающих  ее  движение  	277
 Классификация  форм  и  состояний  почвенной  влаги  ......  291
 Передвижение  влаги  при  полевой  влагоемкости  и  более  низких
 влажностях  		293
 Передвижение  влаги  под  влиянием  градиента  плотности  почвы  298
 Водный  баланс  и  водный  режим  почвы 	300
 Пути  и  приемы  регулирования  водного  режима  почв 	318
 Глава  IV  ТЕПЛОВОЙ  РЕЖИМ  И  ТЕПЛОВОЙ  БАЛАНС
 ПОЧВЫ  И  ДЕЯТЕЛЬНОЙ  ПОВЕРХНОСТИ  	..324
 Температура  почвы  и  процессы  жизнедеятельности  растений  и
 микроорганизмов  	324
 Методы  и  приборы  для  изучения  температуры  почвы  .....  329
 Тепловые  характеристики  лочвы  			332
 Тепловой  баланс  почвы  		339
 Температурный  режим  почвы.  Пути  его  регулирования  ....  348-
 Классификация  температурного  режима  почв  СССР 	 349*
 Литература  	 357“

Ревут 	ФИЗИКА
 Исаак 	ПОЧВ
 Борисович
 Второе  издание,  дополненное  и  переработанное
Л.,  отделение  издательства  «Колос»,  1972
 368  стр.  с  илл. 	УДК 	631'43
 Редактор  В.  И.  Колтуненко.  Художник  Б.  Н.  Осенчаков. 	ХудожестпснммА 	|>entiHlVi|i
 О.  П.  Андреев.  Технические  редакторы: 	3.  J1.  Фридман  и  Л. 	Б. 	Ровиикопй.  ОДгИ**
 тор  Е.  М.  Носкова.
 ‘Сдано  в  набор  17/XII  1971  г.  Подписано  к  печати  10/III  1972  г.  M-IGiyi.  фФфрАГ
'60  X  90*/1б-  Печ.  л.  23.  Уч.-изд.  л.  25. 	Бумага  тнп.  № 	3. 	Т. 	л.  \fflm 	I*.  М  Jfll.
 Тираж  8000.  Цена  1  р.  71  к.  Заказ  1075*
 •Отделение  ордена  Трудового  Красного  Знамени  издательства  «Колос»,
 191186,  Ленинград,  Невский  пр.,  28.
 Типография  им.  Котлякова  издательства  «Финансы»  Комитета  по  печати
при  Совете  Министров  СССР.  Ленинград,  Садовая,  21.