Черноземы, например, в естественном состоянии характеризу­ются отчетливо выраженной зернистой структурой, серые лесные почвы — ореховатой. Хорошо окультуренные дерново-подзолис­тые почвы приобретают комковатую структуру, тогда как неокультуренные подзолы отличаются плитчатой и листоватой.

В земледелии принята следующая классификация структур­ных агрегатов: глыбистая структура — комки более 10 мм, макроструктура — от 0,25 до 10 мм, микроструктура — менее 0,25 мм. Благоприятные размеры макро- и микроагрегатов для пахот­ной почвы в большей мере условны. В более влажных условиях оптимальные размеры структурных агрегатов увеличиваются, а в засушливых — уменьшаются. Однако в условиях эрозионной опасности особое агрономическое значение и в засушливых рай­онах приобретает увеличение размеров агрегатов до 1—2 мм в диаметре.

Образование структурных агрегатов в почве, по Н. А. Качинскому, происходит вследствие следующих процессов: взаимного осаждения (коагуляции) коллоидов, коагуляции коллоидов под влиянием электролитов. Эти процессы, однако, проявляются на фоне более общих физико-механических, физико-химических и биологических факторов структурообразования.

Большое значение имеет механическое разделение почвенной массы на комки (агрегаты), которое в природных условиях происходит под воздействием корневых систем растений, жизне­деятельности биоты почвы, под влиянием периодических промораживания — оттаивания, увлажнения и высушивания почвы, а в обрабатываемых почвах и воздействия почвообрабатывающих орудий.

Состояние структуры почвы непосредственно определяет па­раметры строения пахотного слоя. Для образования прочной структуры почвы необходимы сле­дующие условия:

достаточное количество минеральных и органических кол­лоидов; достаточное содержание в почве щелочноземельных основа­ний; благоприятные гидротермические условия в почве; воздействие на почвенную массу корней растений; воздействие на почву почвенной фауны (дождевых червей, насекомых, землероев и др.).

Структурное состояние — наиболее достоверный, интеграль­ный показатель плодородия почвы (его агрофизических факто­ров).

Мощность пахотного и гумусового слоев

Мощность обрабатываемого слоя почвы, объем почвы, в котором развивается корневая система растений. Глубокий пахотный слой обеспечивает более благоприятные водно-воздушный и тепловой режимы почвы. Осадки, поливная вода быстро поглощаются почвой, аккумулируются в ней и затем потребляются растениями по мере их роста и развития. Глубокий пахотный слой — своеобразный регулятор влажности почвы как при недостатке, так и при избытке выпадающих осадков. Лучшие условия увлажнения почвы обеспечивают благоприятный питательный режим почвы, обусловленный, в свою очередь, нормально протекающими процессами разрушения — синтеза органического вещества. Установлено, что глубо­кий пахотный слой обеспечивает благоприятную минерали­зацию органического вещества при одновременной эффектив­ной его гумификации и при благоприятном качественном состоянии.

При обработке почвы на 20—22 см в подпахотном слое нельзя обнаружить такие агрономически ценные группы микро­организмов, как нитрификаторы, целлюлозоразрушители (Н. В. Мешков и Р. Н. Ходакова). При обработке почвы на 30—40 см эти микроорганизмы широко представлены в почве. Общее количество микроорганизмов в почве и продуцирование почвой СО2 при глубокой обработке возрастало в 1,5—2 раза. Другой показатель производительности почвенных микроорга­низмов — превращение азотистых соединений. В глубоком пахот­ном слое количество нитрифицирующих микроорганизмов, а так­же почвенной фауны значительно больше. В глубоком пахотном слое увеличивается содержание подвижных форм фосфора и калия.

Водный режим

Влага необходима для прорастания семян, без нее невозмож­ны последующий рост и развитие растения. С водой в растение из почвы поступают питательные вещества, испарение воды лис­тьями обеспечивает нормальные температурные условия жизне­деятельности растения.

Вода — обязательное условие почвообразования и формиро­вания почвенного плодородия. Без нее невозможно развитие почвенной фауны и микрофлоры. Процессы превращения, трансформации и миграции веществ в почве также требуют большого количества воды.

Для определения потребности растений в воде применяют показатель — транспирацион­ный коэффициент ‑ количество ве­совых частей воды, затраченной на одну весовую часть урожая.

Степень доступности почвенной влаги растениям и состояние водного режима, выражают почвенно-гидролитические константами. Различают следующие почвенно-гидрологические константы:

1. Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) — влажность почвы, соответствующая наибольшему содержанию недоступной растениям прочносвязанной влаги.

2. Максимальная гигроскопичность (МГ) — влажность поч­вы, соответствующая количеству воды, которое почва может сор­бировать из воздуха, полностью насыщенного водяным паром. Влага, соответствующая МГ, полностью недоступна растениям.

3. Влажность устойчивого завядания растений (ВЗ), соот­ветствующая содержанию в почве воды, при котором растения обнаруживают признаки завядания, не проходящие при помещении растений в насыщенную водяным паром атмосферу. Влаж­ность завядания соответствует влажности почвы, когда влага из недоступного для растений состояния переходит в доступ­ное (нижний предел доступности почвенной влаги).

4. Наименьшая (полевая) влагоемкость почвы (НВ) — соответствует капиллярно-подвешенному насыщению почвы водой, когда последняя максимально доступна растениям.

5. Полная влагоемкость (ПВ) — соответствует такому со­держанию влаги в почве, когда все ее поры насыщены водой.

Способность почвы к устойчивому обеспечению растений водой зависит от агрофизических факторов плодородия.

Влагоемкость почвы ‑ называют способность ее удерживать воду. Различают капиллярную, наименьшую (поле­вую) и полную влагоемкость. Капиллярная влагоемкость определяется количеством воды, содержащимся в капиллярах почвы, подпертых водоносным горизонтом. Наименьшая влагоемкость аналогична капиллярной, но при условии отрыва капиллярной воды от воды водоносного горизонта. Полная влагоемкость — состояние влажности, когда все поры (капиллярные и некапил­лярные) полностью заполнены водой.

Водопроницаемостью почвы называют способ­ность впитывать и пропускать через себя воду. Водопрони­цаемость зависит от гранулометрического состава, структуры почвы и степени увлажнения. Определяют водопроницаемость, пропуская через слой почвы воду.

Водоподъемная способность почвы — способ­ность к капиллярному подъему воды. Обусловлено это свойство действием менисковых сил смоченных водой стенок почвен­ных капилляров.

Условия водного режима в пахотной почве постоянно изменяются. Радикальный метод регулирования водного режима почв — мелиорация. Современные приемы гидротехнической мелиорации обеспечивают возможность двухстороннего регулирования вод­ного режима: орошение со сбросом лишней воды и осушение в комплексе с дозированным орошением.