От гранулометрического состава зависят многие важные лесорастительные характеристики почвы: аэрация, фильтрационная и водоудерживающая способность, структурность, плотность, физическая спелость, теплоемкость, теплопроводность и поглотительная способность.
| Порода | Плотность, г/см3 | Порозность, % | Наименьшая влагоемкость, % | Высота капиллярного подъема, см | Коэффициент фильтрации, м/сут |
| Торф верховой | 0,08—0,13 | 90—95 | 65—70 | 60—70 | 0,0—0,9 |
| Торф низинный | 0,20—0,30 | 80—90 | 55—60 | 60—90 | 0,01—10,00 |
| Песок | 1,6—1,7 | 35—40 | 12—18 | 10—20 | 0,1—10,0 |
| Супесь | 1,4—1,6 | 40—45 | 15—20 | 40—60 | 0,1—10,0 |
| Суглинок | 1,2—1,5 | 45—50 | 25—30 | 100—150 | 0,001—0,900 |
| Глина | 1,1—1,9 | 50—60 | 40—60 | 200—300 | 0,001—0,090 |
Соотношение фракций гранулометрического состава — важный показатель плодородия лесных почв. Рисунок иллюстрирует лесорастительный эффект гранулометрического состава как индикатора трофности почв в случае, когда влага не является ведущим фактором. Трофность почв — это количество доступных для растений питательных элементов.
Зависимость состава и производительности коренных насаждений от гранулометрического состава почвы в лесостепной зоне (по Н.П. Ремезову, П.С. Погребняк, 1965): А — боры; В — простые субори; С — сложные субори; D — дубравы. Слева направо нарастает глинистость почв
В экологическом профиле при одинаковых условиях рельефа гранулометрический состав изменяется в следующем порядке: кварцевые пески переходят в глинистые пески, они переходят в супеси, сменяемые суглинками, а затем глинами. Соответственно изменению гранулометрического состава происходит смена естественных насаждений. Сосновый лес низкого бонитета (А) сменяется сосново-дубово-березовыми насаждениями на глинистых песках (В). На супесях произрастают сосны высокого бонитета (С) с участием более требовательных к условиям питания пород Деревьев: дуба, липы, клена, граба. На суглинистых и глинистых почвах произрастает дубрава (D).
Трофность почв с утяжелением гранулометрического состава возрастает вследствие ряда причин:
- увеличения валовых и доступных запасов элементов пищевого режима растений;
- роста емкости поглощения и обменной способности почв;
- оптимизации соотношения питательных макро- и микроэлементов.
На увеличение трофности почв косвенно влияют улучшение водного режима древостоя, повышение биологической активности почв, увеличение зольности опада.
Биологическая активность лесных почв — основа их высокого плодородия.
Знание гранулометрического состава почв и почвообразующих пород позволяет лесоводу определить особенности местообитания древесных пород, способы обработки почв, сроки проведения лесоустроительных работ, подобрать соответствующие лесные культуры. Лучшими для большинства культур являются суглинистые почвы. Однако это зависит от породы деревьев и климатических условий. Разные древесные растения в силу своих биологических особенностей предъявляют неодинаковые требования к почвенной влаге, плотности сложения, содержанию элементов пищевого режима, аэрации почвы, которые в значительной мере определяются гранулометрическим составом.
В различных климатических условиях почвы одинакового гранулометрического состава по величине эффективного плодородия могут существенно различаться. В то же время по обеспеченности растений влагой супесчаная почва, расположенная в лесной (влажной) зоне, близка к тяжелосуглинистой или глинистой в степной (засушливой) зоне.
Низкая влагоемкость песчаных и супесчаных почв — главная причина дефицита продуктивной влаги в засушливых условиях, гораздо слабее проявляющегося на тяжелосуглинистых и глинистых почвах благодаря их способности дольше удерживать влагу. Последние, однако, хуже проявляют себя в гумидных условиях в связи с переувлажнением и развитием оглеения.
Почвы разного гранулометрического состава различаются и по условиям теплового режима. Легкие почвы быстрее прогреваются и раньше готовы к проведению лесоустроительных работ. Тяжелые почвы из-за большой влагонасыщенности, а, следовательно, высокой теплоемкости медленнее прогреваются весной, позднее наступает их физическая спелость. От соотношения механических элементов зависит структурное состояние почв.
Гранулометрический состав в значительной степени предопределяет гумусное состояние почв. В легких почвах с низкой поглотительной способностью, обедненных питательными веществами, с высокой аэрацией образуется меньше органического вещества и активнее протекают процессы его минерализации. Обогащенные коллоидами тяжелые почвы обладают более высокой производительной способностью и лучше закрепляют образующиеся гумусовые вещества. Поэтому тяжелые почвы всегда более гумусированы по сравнению с легкими. Например, тяжелосуглинистые степные почвы содержат 7—8% гумуса, легкосуглинистые — 3—5%, а супесчаные — 1—3 %.
Более низкая поглотительная способность легких почв обусловливает их пониженную буферность, быстрое подкисление под влиянием физиологически кислых удобрений. На таких почвах необходимо дробное внесение минеральных и органических удобрений. Суглинистые и глинистые почвы обладают значительной поглотительной способностью, высокой влагоемкостью. Однако воздушные и тепловые свойства их могут быть неблагоприятными (плохая аэрация, медленное прогревание). Бесструктурные глинистые и тяжелосуглинистые почвы оказывают сильное сопротивление при обработке. К тяжелым глинистым и тяжелосуглинистым почвам наиболее приспособлена ель.
Для коренного улучшения плотных водонепроницаемых глинистых почв перед посадкой сосны проводят их пескование. Внесение песка должно сочетаться с применением органических удобрений. Для улучшения рыхлых бесструктурных песчаных почв вносят глину. Глинование также должно сопровождаться внесением навоза и других органических удобрений. Особое внимание при этом необходимо уделять составу обменно-поглощенных катионов. Среди них кальций должен иметь подавляющее преимущество.
При лесохозяйственном использовании тяжелых и легких почв агротехнические и мелиоративные приемы существенно различаются количеством вносимых мелиорантов (на легких почвах дозы меньше), нормами полива, сроками и способами обработки, видами применяемых удобрений, нормами и сроками их внесения. Гранулометрический состав почв учитывают при землеустройстве территории: введении севооборотов, выборе участков под лесные насаждения, проведении почвозащитных мероприятий по борьбе с водной, ветровой эрозией.
Физические, водно-физические, теплофизические, химические и физико-химические параметры плодородия почв оказывают комплексное воздействие на растения. Воздействия могут быть прямые и косвенные. Так, высокая плотность сложения почвы может препятствовать развитию корневой системы деревьев, что снижает возможность растений удовлетворять свои потребности в элементах питания. С другой стороны, на очень плотных почвах ухудшается аэрация в связи с низкой порозностью почвы. По этой же причине уменьшается количество продуктивной влаги. Разнообразие параметров плодородия, их сложные взаимосвязи между собой и со свойствами почвы как системы, необходимо учитывать при организации управления плодородием лесных и садово-парковых почв.