Почва, как и любое природное тело, имеет свои морфологические (внешние) признаки, которые являются отражением внутренних химических и биохимических процессов, протекающих в ней.
Зная морфологические признаки почв различных типов почвообразования, можно в полевых условиях приблизительно определить их агрономическую ценность и плодородие. Однако в целях более глубокого познания качеств почв необходимо знать наличие элементов пищи, соотношение их между собой, а также количественное выражение тех элементов или признаков, которые отрицательно действуют на рост и плодоношение сельскохозяйственных культур.
Количественные показатели определяются химическими, биологическими и другими способами.
Наиболее важными морфологическими признаками являются: строение, мощность почвы и отдельных ее горизонтов, окраска почвы, сложение и новообразования.
Строение почв. Профиль почти любой почвы четко подразделяется на так называемые генетические горизонты, которые образовались в результате перераспределения различных веществ в процессе формирования почв. Горизонты имеют различную окраску, мощность, сложение и химический состав.
Верхний горизонт называется перегнойно-аккумулятивным, или перегнойным, и обозначается буквой А, следующий за ним горизонт называется иллювиальным и обозначается буквой В. В последнем откладываются вынесенные из верхнего горизонта вещества. Ниже горизонта В залегает почвообразующая порода, которая обозначается буквой С.
В зависимости от типа почвообразования и степени его выраженности выделяются другие горизонты.
Мощность почвенных горизонтов оказывает прямое воздействие на произрастание и урожай сельскохозяйственных культур. Чем мощнее перегнойный горизонт, тем больше он содержит питательных веществ и тем лучше условия для развития подземной и надземной частей куста.
Так, у обыкновенных черноземов мощность этого горизонта равна 60—80 см, гумуса он содержит от 4 до 8%, тогда как у светло-каштановых почв эти показатели соответственно равны 10—20 см и 1—2,5%.
В некоторых почвах от степени выраженности иллювиального горизонта зависит мощность куста, величина ж качество урожая, а также возможность возделывания винограда.
Показателен в этом отношении иллювиальный горизонт в солонцеватых почвах и солонцах. Он очень плотный, глыбистый или столбчатый, обладает плохими водно-физическими свойствами. Корни через него проходят с большим трудом. Если степень солонцеватости высокая, то виноградный куст практически не растет, а при средней солонцеватости растет плохо.
Окраска почв зависят от цвета почвообразующих пород, но главным образом от наличия перегноя. Чем больше в почве последнего, тем темнее ее цвет.
Белая окраска почв обусловливается наличием в ней большого количества углекислого кальция, каолина, кремнезема, а коричневая и красная — присутствием окиси железа.
Темная поверхность почв быстрее и больше нагревается, что важно для насаждений винограда, особенно в северных промышленных зонах, где тепло в минимуме; светлая окраска в жарких зонах уменьшает перегрев почв вследствие большей отражаемости лучей солнца.
Сложение почв бывает рассыпчатое (песчаные почвы), рыхлое (суглинистые и глинистые структурные почвы), плотное (солонцеватые почвы) и весьма плотное (сильно солонцеватые почвы и солонцы, особенно в иллювиальном горизонте).
Хорошо выраженными положительными свойствами обладают почвы рыхлого сложения, в которых наблюдается повышенная порозность, оптимальное содержание воды и воздуха. Виноградная лоза на них развивается хорошо, корневая система ее мощная и глубокая. Как правило, урожай бывает больше и лучшего качества, чем на плотных почвах.
Новообразования — продукт почвообразования в виде скоплений, пятен, жилок, мазков углекислых солей, соединений железа, марганца и легкорастворимых солей. В производственном отношении значение новообразований различное.
Скопление в почве углекислых солей в виде жилок и пятен белоглазки большей частью играет положительную роль, улучшая качество урожая. Отрицательное действие их наблюдается в том случае, когда большие скопления углекислых солей образуют зацементированные прослойки, препятствующие свободному проникновению корней.
Эти прослойки чаще всего образуются на стыке двух пород, резко различающихся по механическому составу,— между верхними суглинистыми или глинистыми отложениями, с одной стороны, и супесями, песками и рыхлыми ракушечниками — с другой.
Цементированные прослойки на глубине 60—100 см часто встречаются на первой надпойменной террасе реки Терека в Наурском районе, вблизи побережья Черного моря (в районе Евпатории, Сак и Севастополя). В последних случаях в связи с небольшим атмосферным увлажнением степной и нижней предгорной частей Крыма виноградники на почвах с такими прослойками плохо себя чувствуют и в местах с плитой на глубине 40—60 см быстро амортизируются.
В районах привитой культуры скопление углекислой извести в корнеобитаемом слое оказывает влияние на выбор сортов-подвоев, так как многие из них чутко реагируют на количество извести в почве.
Наличие в почве сизоватых пятен или сплошного сизоватого тона свидетельствует о скоплении закисных форм железа (избыточно увлажненные почвы). На таких почвах виноградники растут плохо, нередко погибают.
При сравнительно близком уровне грунтовых вод скопление белых жилок, пятен, «плесени» и друз в почве свидетельствует о наличии вредных воднорастворимых солей.
По характеру выделений таких солей и глубине их залегания можно судить о ценности таких почв. Если солей много и они находятся вблизи поверхности почвы или начинают появляться с глубины 40—60 см, то можно считать, что такие почвы непригодны для виноградников. Однако для большей объективности следует сделать химический анализ.
Объемный вес почвы зависит от ее структурного состава, порозности, сложения и наличия в ней перегноя. В пахотном слое и в слое свежего плантажа объемный вес колеблется от 0,9 до 1,2, в слежавшемся плантаже от 1,1 до 1,4, а в плотных горизонтах естественного сложения иногда достигает 1,8.
При объемном весе почвы не больше 1,4 корневая система винограда хорошо развивается и проникает на большую глубину, при 1,5—1,6 рост корней заметно затруднен, а при объемном весе почвы 1,6—1,8 корни сплющиваются, рост их прекращается. Насаждения в этом случае недолговечны, плохо себя чувствуют, продуктивность их низкая.
На скелетных почвах, у которых объемный вес достигает 1,8, виноград растет хорошо. Объясняется это тем, что увеличение объемного веса происходит не в результате уплотнения и компактного расположения почвенных частиц, а в результате наличия камней и щебня, которые тяжелее мелкозема. Мелкоземистая часть этих почв обычно пористая и вполне доступна корням.
Почвы, особенно солонцеватые, с большим объемным весом, свидетельствующим о высокой плотности корнеобитаемого слоя, для виноградников отводить не следует.
Вместе с тем необходимо иметь в виду, что в зонах богарного виноградарства с недостаточным атмосферным увлажнением наличие плотных слоев с большим объемным весом на глубине 1,5—2 м и ниже положительно влияет на виноградную лозу, так как на поверхности этих слоев задерживается вода просочившихся атмосферных осадков, благодаря которой создается запас влаги, продолжительное время используемой корнями.
Особенно это важно для виноградников, расположенных на песках в засушливых зонах, где грунтовые воды находятся глубоко.
Порозность, или скважность, почвы. Общий объем пор и промежутков между почвенными частицами составляет порозность, или скважность, почвы, которая выражается в процентах от объема почвы.
Выделяют три вида скважности: общую, капиллярную и некапиллярную.
Капиллярная скважность — поры и промежутки в почве, вода в которых подчиняется законам капиллярного движения, а некапиллярная скважность — поры и промежутки (большего размера), в которых движение воды подчиняется закону земного тяготения.
Капиллярная скважность препятствует воздухообмену и передвижению влаги в нижние слои почвы, тогда как некапиллярная скважность такой способностью практически не обладает.
Наибольшая некапиллярная скважность у песчаных и супесчаных почв. Она достигает 30—36 и даже 40%.
Общая скважность различных почв колеблется от 40 до 60%. От нее зависит воздухообмен в почве, а следовательно, и направление почвообразовательных процессов. Плохой воздухообмен угнетает микробиологическую деятельность, создает условия для образования закисных форм полуторных окислов железа, марганца и алюминия, способствует гнилостным процессам, вредным для растений. В таких почвах мало образуется питательных веществ в усвояемой форме.
В практике виноградарства давно замечено, что на хорошо аэрируемых пористых почвах получают урожай лучшего качества. В ягодах накапливается больше сахара, ароматических веществ, у столовых сортов кожица становится более прочной, увеличивается транспортабельность и лежкость ягод.
Плохую скважность, особенно капиллярную, имеют слитные и солонцеватые почвы, но чтобы решить вопрос о их пригодности для виноградника, необходимо знать особенности строения профиля. Нередко встречаются виноградники на плотных почвах со слитным верхним слоем, под которым залегают рыхлые, пористые породы супесчаного и легкосуглинистого состава.
В этом случае большая часть корней растений находится на границе плотных и рыхлых слоев. Воздухообмен достигается благодаря трещинам в пахотном слое и большому испарению с поверхности почвы.
Если судить по глыбистому и плотному пахотному и подпахотному слоям, то может создаться мнение, что почвы — плохие, слабо аэрируемые и малопригодные для винограда. На самом деле, так как они на глубине 40—60 см, иногда выше, подстилаются пористыми супесями и легкими суглинками, воздухоемкость их большая, благодаря чему корневая система работает нормально.
Механический состав почв. Минеральная часть почвы состоит из отдельных частичек и обломков минералов и горных пород различного диаметра: от нескольких сантиметров до микрон и миллимикрон, то есть от видимых простым глазом до коллоидальных частиц включительно.
Вся эта масса твердых частиц и составляет механический состав почвы.
Частицы размером меньше 1 мм называются мелкоземом. В нем, особенно в илистой фракции (частицы меньше 0,001 мм), содержится основной запас питательных веществ. Вся сумма механических элементов размером меньше 0,01 мм составляет так называемую физическую глину, а механические элементы размером больше 0,01 мм, но не больше 1 мм, физический песок.
В названии почвы по механическому составу преобладающая фракция ставится в конце. Например, если почва содержит 40% крупной пыли, 13% средней и мелкой пыли и 25% ила, то по механическому составу она будет называться среднесуглинистой иловато-крупнопылеватой.
Механический состав во многом определяет водно-физические свойства, химический состав почвы и интенсивность микробиологической деятельности в ней.
Если механический состав почвы тяжелый (глинистый и суглинистый), а структура и микроструктура не выражены, то почва, несмотря на значительную влагоемкость, из-за повышенной капиллярности быстро теряет запас воды. Воздухообмен в такой почве затруднен.
Легкие почвы (песчаные и супесчаные) маловлагоемки, чрезмерно аэрируются и имеют небольшой запас питательных веществ.
При обработке глинистых и тяжелосуглинистых почв в результате большого сопротивления, а при обработке песчаных почв в результате пробуксовки тракторов требуется больше тяговых усилий, горючего, чем при обработке суглинистых почв.
Лучший для винограда механический состав почв — супесчаный, легко- и среднесуглинистый.
В связи с тем, что многие насаждения винограда размещены на почвах, содержащих грубоскелетный материал разного диаметра и формы, каменистую или скелетную часть почвы подразделяют на мелкий хрящ — диаметр частиц 0,3—0,5 см, крупный хрящ — 0,5—1 см, галька и щебень —1—5 см, мелкие камни — 5—10 см, небольшие камни— 10—30 см, средние камни — 30—60 см, крупные камни — 60—100 см, глыбы — больше 100 см.
Такое подразделение необходимо не только для учета возможности механизированной обработки почвы, скорости износа орудий и затрат горючего. Размер частиц и их количество во многом определяют свойства почв и возможность возделывания на них винограда.
Камни размером больше 30 см практически не позволяют проводить механизированную обработку междурядий, размером 10—30 см портят орудия и при обработке могут повредить корневую и надземную часть кустов. Камни мельче 10 см в диаметре практически мало усложняют механизированную обработку виноградников.
После глубокого рыхления и подъема плантажа на скелетных почвах камни крупнее 30 см необходимо либо удалять с участка, либо разбивать на более мелкие части. С участка следует также удалять камни размером 10—30 см, состоящие из твердых пород, трудно поддающихся разложению.
При оценке механического состава почв, содержащих грубоскелетный материал, применительно к культуре винограда нами рекомендуется классификация, которая достаточно хорошо коррелирует с силой роста куста, урожайностью и долговечностью насаждений.
Насаждения винограда на слабо- и среднескелетных почвах долговечны, дают высокий урожай хорошего качества.
Сильноскелетные почвы вполне пригодны для виноградников, особенно те из них, которые содержат мало валунов или крупного щебня.
Чрезмерно скелетные валунные, валунно-галечниковые и щебенчатые почвы менее пригодны для виноградников, особенно в том случае, когда механические элементы состоят из твердых пород, не поддающихся быстрому выветриванию.
Пригодность чрезмерноскелетных почв должна оцениваться особенно тщательно с учетом местных климатических и гидрологических условий. В районах с достаточным увлажнением (Кахетия, Абрау-Дюрсо) на таких почвах, содержащих 50—70% скелета, получают устойчивые, высококачественные, средние по величине урожаи.
Водные свойства почв. Вода и водные свойства почв имеют огромное значение в жизни растений. Имея большие запасы питательных веществ в почве, но в минимуме воду, нельзя получить не только хороший, но и плохой урожай.
Вода в почве находится в различном состоянии: в виде пара, гигроскопической, пленочной, капиллярной, гравитационной и льда. Гигроскопическая и пленочная вода не доступна растениям. Недоступна также и парообразная вода, но она может быть заметным источником капельножидкой воды при конденсации паров, особенно в песчаных и скелетных почвах, которые способны быстро охлаждаться, в результате чего парообразная вода переходит в жидкое состояние.
При недостаточном атмосферном увлажнении конденсация паров из воздуха улучшает водное питание корней и тем самым обеспечивает устойчивость насаждений на песках. Этот источник влаги особенно важен на Терских и Днепровских песках, где выпадает не больше 400 мм осадков в год.
Основным источником влаги для растений является вода, находящаяся в капиллярах почвы. Движение ее подчиняется молекулярным силам.
Гравитационная вода заполняет некапиллярные промежутки почвы. Она свободно передвигается в почве и подчинена в своем движении силе тяжести: движение ее происходит только из верхних слоев в нижние и по уклону. Гравитационная и капиллярная вода составляют непосредственный источник влаги для растений.
Влагоемкость почвы — способность почвы удерживать в себе влагу.
Различают три вида влагоемкости — полную, предельную (полевая) и капиллярную.
Под полной влагоемкостью понимают такое состояние водонасыщенности почв и грунтов, когда все поры и промежутки между частицами заполнены влагой. Такое состояние почв и грунтов бывает обычно под зеркалом грунтовых вод. По своему объему полная влагоемкость почти равна общей скважности и может колебаться в широких пределах — от 40 до 60%. Знать полную влагоемкость необходимо в мелиоративных целях.
Под предельной (полевой) влагоемкостью понимают свойство почвы удерживать максимальное количество воды в неподвижном состоянии (при условии предохранения почвы от испарения) после полива или увлажнения атмосферными осадками. Она выражается в процентах к весу сухой почвы или к ее объему с ненарушенной структурой и необходима для определения максимально возможного запаса влаги в почве, а также для определения рациональных поливных норм, характеристики водоотдачи почв и грунтов и т. д.
Величина предельной полевой влагоемкости зависит главным образом от механического состава, структуры почвы и содержания в ней перегноя. В черноземах глинистых структурных она колеблется в пределах 35—40% (к объему почвы), в легкосуглинистых — 24—26%, в супесчаных черноземах — 15—20% и в песках — 4—12%.
При глубоком залегании грунтовых вод почва редко насыщается до предельной влагоемкости. В таком состоянии она бывает после полива, ранней весной или поздней осенью, а также после обильных и продолжительных дождей летом. В условиях юга последнее бывает редко.
В вегетационный период, когда происходит большая потеря влаги на транспирацию и испарение, влажность почв, как правило, ниже предельной влагоемкости, а иногда падает до коэффициента завядания. Требуется ли для нормальной жизнедеятельности виноградного растения влажность почвы, равная величине предельной влагоемкости? Оказывается, нет.
По данным Всероссийского научно-исследовательского института виноградарства и виноделия, наилучший режим влажности в корнеобитаемом слое (2—2,5 м) следующий: в период покоя виноградного куста около 100%, от начала вегетации до цветения 95—75%, от конца цветения до начала созревания 85—70% и от начала созревания ягод до конца вегетации 80—60%.
Капиллярная влагоемкость — количество влаги, которое может удержаться в почве капиллярами. Она меньше предельной влагоемкости и менее постоянна даже в одинаковых почвах и грунтах. Величина ее уменьшается по мере движения от уровня грунтовых вод к поверхности почвы.
Водопроницаемость почв — способность почвы пропускать через себя воду из верхних горизонтов в нижние. Как и влагоемкость, она прежде всего зависит от механического состава, порозности, наличия перегноя и структуры почвы. Чем тяжелее почва, тем она менее водопроницаема.
Наличие структуры и пористости увеличивает водопроницаемость почвы. От водопроницаемости зависит быстрота насыщения почвы влагой, сток избытка воды в нижележащие горизонты, а в засоленных почвах — скорость рассоления при промывочных поливах.
Водоподъемная способность — способность почвы поднимать воду по капиллярам из нижележащих горизонтов в верхние.
В некоторых суглинистых, пористых грунтах вода поднимается на очень большую высоту. Так, в лёссовых суглинках Голодной степи вода по капиллярам поднимается на 6—9 м.
Водоподъемная способность играет большую роль в жизни растений и почвы. В летнее время, когда из верхних горизонтов усиленно испаряется влага, капилляры подтягивают воду ближе к поверхности почвы и снабжают корневую систему растений влагой.
Благодаря этому в жарких районах успешно растут богарные виноградники в местах с близким залеганием грунтовых вод.
Водоподъемная способность почвы может влиять и отрицательно, особенно в тех местах, где высоко расположенные грунтовые воды засолены. Поднимаясь по капиллярам, они несут с собой соли, которые после испарения воды скапливаются вблизи поверхности или на поверхности почвы. Почвы засоляются и становятся мало или совершенно непригодными для винограда и других сельскохозяйственных культур.
В тесной связи с капиллярностью почвы находится ее испаряющая способность. Величина испаряющей способности зависит от капиллярности и структурности почвы, погодных условий, отсутствия или наличия мульчи и т. д. Бесструктурные почвы испаряют очень много влаги, в результате чего содержание ее нередко снижается до мертвого запаса. Такие почвы в районах недостаточного увлажнения, где нет полива, под виноградники практически непригодны.
Испарение воды из почвы в жарких областях достигает огромных размеров. В пустынной и полупустынной частях Средней Азии и Закавказья к концу июня в почве практически не остается и капли воды, доступной растению. Вся она тратится на испарение и транспирацию.
Воздушный режим почвы. Без воздуха в почве не могут развиваться растения и аэробная микрофлора. Отсутствие воздуха в почве в достаточном количестве влияет на ход почвообразования и химический состав почвы. Образуются недоокисленные формы соединений железа, алюминия, которые губительно действуют на растения. Наличие достаточного количества воздуха в почве способствует повышению содержания усвояемых форм питательных веществ, обеспечивает корни углекислотой, которая усваивается ими.
Для растений важно не только общее содержание воздуха, но и его состав. Если почвенный воздух не обновляется, то в нем повышается концентрация некоторых вредных газов и уменьшается количество полезных. Воздух должен постоянно обновляться, что достигается агротехническими мероприятиями и определяется природными условиями.
Среди последних существенное значение имеют изменения атмосферного давления, разница температур воздуха и почвы, движение воздушных масс, особенно в приземном слое, осадки или орошение, вода которых вытесняет воздух из почвы, и т. д.
Аэрация почвы — свойство, от которого во многом зависит рост, урожайность насаждений, а также качество продукции.
Все исследователи в этом вопросе приходят почти к единому мнению, что высококачественные вина можно получить только из ягод винограда, выращенного на хорошо аэрируемых почвах. К последним обычно относят щебенчатые, супесчаные и другие почвы, содержащие значительное количество скелета, а также хорошо структурные мелкоземистые.
Все они отличаются большим количеством пор и промежутков, в которых находятся вода и воздух, являющиеся в почве антагонистами: повышенное содержание одного неизменно сопровождается уменьшением содержания другого. Так как и вода и воздух необходимы для растении, то, естественно, возникает вопрос об оптимальном соотношении между ними. В различных почвах оно неодинаково.
Оптимальное соотношение между водой и воздухом в почвах примерно равно: в глинистых и суглинистых 1,5:1, легкосуглинистых 1:1, в супесчаных 1:1,5 и в песчаных 1:3.
В связи с неодинаковой потребностью растений в воде в различные фазы развития несколько меняется и оптимальное соотношение между содержанием воды и воздуха в почве. Практически эти изменения колеблются в пределах ±20%, редко больше.
Тепловые свойства почв. К числу тепловых свойств почв относятся теплопоглотительная способность, теплоемкость и теплопроводность.
Теплопоглотительная способность — способность почвы поглощать тепловую энергию солнца.
Теплоемкость — количество тепла в калориях, необходимое для нагревания массы в 1 г на 1°. Теплоемкость почвы тем выше, чем больше она увлажнена, поэтому увлажненные почвы медленнее нагреваются и медленнее охлаждаются.
Теплопроницаемость характеризует скорость передачи тепла в почве и зависит от ее влажности, механического состава и плотности. Наиболее теплопроницаемые — песчаные и щебенчатые почвы, а наименее — глинистые, влажные.
Глинистые почвы дольше нагреваются и медленнее охлаждаются. Особенно резко колеблется тепловой режим в песчаных почвах. Днем они быстро нагреваются, а ночью так же быстро охлаждаются, что, несомненно, сказывается на растениях.
В зимнее время песчаные почвы промерзают на большую глубину, чем глинистые. Это обстоятельство имеет важное значение при продвижении винограда в более северные районы.
Если при равных условиях перезимовки критическая минусовая температура в глинистых почвах наблюдается до глубины 20—30 см, то в песках — до глубины 50— 60 см.
Почвы, содержащие много гумуса, промерзают меньше, чем содержащие мало гумуса. На небольшую глубину промерзает почва, покрытая снегом, а также защищенная от ветров лесополосами, естественными преградами в виде гор, холмов и т. д.
Особенно мало промерзают почвы у подножия склонов с выходами грунтовых вод, которые являются естественным обогревателем, действующим на протяжении всей зимы.
В Ростовской области в суровые зимы корневая система винограда в таких местах почти не повреждается морозами, тогда как на водоразделах и сухих склонах она сильно страдает от морозов.