В настоящее время считают, что ведущую роль в явлении водопрочности структуры играет органическое вещество типа гуминовых кислот. Поглощенному Ca²+ принадлежит вторичная роль, сводящаяся к усилению образующихся водопрочных связей. Декальцирование почвы не приводит потери водопрочности структуры. Извлечение из почвы карбонатов и других соединений Ca привело лишь к снижению механической прочности агрегатов во влажном состоянии. Вымывание из почвы битумов, смол, восков и других веществ тоже существенно не сказалось на водопрочности агрегатов. Удаление же из почвы гуминовой кислоты (с помощью едкого натра) привело к полной потере ее структурности и водопрочности. Замена катиона Ca²+ катионом Na+ приводит к быстрому падению водопрочности почвенных частиц. Наиболее водопрочными являются агрегаты, связанные гуматами Fe, Ca и H.

Физико-химическая сторона явления водопрочности связана с насыщением ионов Ca в почве лишь косвенно. Кальций создает благоприятные условия для развития микроорганизмов, которые участвуют в создании гуминовых веществ в почве.

Решающую роль в процессе возникновения водопрочной микроструктуры в почве принадлежит не всему органическому веществу (гумус), а только гуминовым кислотам и солям этих кислот, которые способны склеивать частицы почвы, а под влиянием высушивания способны переходить в не растворимое состояние. В таблице 2 помещены данные о содержании гумуса и его составе в основных типах почв, в слое 0-20 см

Таблица 2-Состав гумуса в пахотном горизонте основных типах почв

Для накопления общего гумуса и гуминовых кислот требуются одни и те же природные условия, эти два процесса идут параллельно. В направлении с севера на юг, от зоны подзолистых почв до мощных черноземов, наблюдается увеличение содержания гумуса, а также и процентного содержания гуминовых веществ, далее на юг количество гумуса и гуминовой кислоты резко уменьшается. Исключением из правил являются красноземы, у которых наблюдается довольно большое содержание гумуса и очень низкое содержание гуминовых кислот. Следует отметить, что в подзолистых почвах в слое 0-20 см сосредоточенно больше половины имеющегося в почвенном профиле гумуса, у черноземов в этом слое содержится лишь 25% всего гумуса. Отсюда становится ясным, почему черноземы обладают наиболее прочной структурой. В подзолистых же почвах и сероземах водопрочность микроструктуры выражена слабо.

Все исследованные почвы имеют примерно один и тот же механический состав (тяжелосуглинистый). Следуя от мощных черноземов в направлении с севера на юг, происходит уменьшение гумуса, запаса гуминовых кислот в почве и количестве водопрочных агрегатов. Особое положение, занимают красноземы, что связано с повышением содержания в них железа и алюминия, закрепляющие гуминовые кислоты. Таким образом, между водопрочностью почвенной структуры, количеством органического вещества и его составом существует тесная связь в широком географическом аспекте.

Д.В. Хан (1969) считает, что агрегатное состояние почвы в основном осуществляет совокупность органического вещества, глинистых минералов и поглощенных оснований. Неудовлетворительное структурное состояние подзолистой почвы обусловлено низким содержанием органического вещества, глинистых и других минералов, обладающих высокой адсорбционной способностью. Для улучшения же структурного состояния песчаной почвы требуется не только органическое вещество, но и соответствующие минералы, и поглощенные основания.

По данным того же автора, поглощенные кальций и водород способствуют быстрому распаду органического вещества и, вследствие чего ускоряют образование максимального количества водородных агрегатов почвы уже в течение первых месяцев. Под влиянием поглощенных железа и алюминия органическое вещество разлагается медленно, вследствие чего максимальное количество водопрочных агрегатов почвы образовались только через 12 и 18 месяцев.

Огромное влияние на водопроницаемость оказывает величина агрегатов. Влияние размеров структурных агрегатов на водопроницаемость изучалась С.С Бракиным (1965) на южных черноземах.

Определение водопроницаемости проводилось на водопрочных и неводопрочных агрегатах. Данные этих наблюдений приведены в таблице 3.

Таблица 3-Водопроницаемость почв с различными размерами агрегатов (мм/мин)

Водопроницаемость водопрочных агрегатов размером крупнее 1-5 мм значительно выше, чем неводопрочных агрегатов тех же размеров. По мере уменьшения величины неводопрочных агрегатов от 7 до 1 мм водопроницаемость возрастает, у водопрочных же агрегатов наибольшая водопроницаемость наблюдается у агрегатов величиной 3-2 мм с уменьшением величины агрегатов, наблюдается падение водопроницаемости. Водопроницаемость прочных и неводопрочных агрегатов, меньших 1 мм, примерно одинакова. Крупные неводопрочные агрегаты при воздействии на них воды разрушаются, а затем расплываются на более мелкие элементы значительно быстрее, чем водопрочные. Об этом свидетельствуют данные, уменьшения скорости просачивания за второй час наблюдений. Просачивание за второй час наблюдений уменьшилась по сравнению с первым часом наблюдений для водопрочных агрегатов размером от 2 до 3 мм на 38%, у неводопрочных – на 49%. Для третьего часа наблюдений оно уменьшение составило соответственно 42 и 55%. У водопрочных агрегатов размером от 1 до 2 мм скорость просачивания за второй час опыта уменьшилась на 24%, у неводопрочных – на 34%. Снижение водопроницаемости почвы с водопрочными агрегатами протекало интенсивнее, за третий час и она составила соответственно 53 и 37%.