Определение общей пористости и степени аэрации почвы расчетным методом
Общую пористость почвы чаще всего определяют расчетным путем по значениям плотности твердой фазы и плотности сложения почвы, хотя есть и лабораторные способы определения этого показателя, например, методом парафинирования.
Формула для расчета общей пористости имеет следующий вид:
где dV – плотность сложения почвы,
d – плотность твердой фазы почвы.
Степень (пористость) аэрации почвы характеризует объем пор, заполненных воздухом. Этот показатель имеет большое значение для почвенной биоты и зависит от степени заполненности пор почвы водой. Когда вода заполняет почвенные поры и вытесняет почвенный воздух, снижается газообмен в почве, затрудняется дыхание почвенных животных, микроорганизмов и корней растений, развиваются восстановительные процессы, угнетающе действующие на растения. В агрономическом отношении важно, чтобы почва имела пористость аэрации не менее 15 %. Степень аэрации (РА, %) определяют по формуле:
где Робщ – общая пористость почвы, %,
W – влажность почвы, %,
dV – плотность сложения почвы, г/см3.
Задание:
1. Произвести отбор проб для определения плотности сложения и плотности твердой фазы почвы (или использовать образцы, отобранные на первом занятии).
2. Определить плотность твердой фазы почвы.
3. Определить плотность сложения почвы.
4. Определить расчетным путем общую пористость и пористость аэрации почвы.
5. Произвести агрономическую оценку определенных показателей почвы.
Вопросы для контроля:
1. Назовите общие физические свойства почвы. Каково их значение для почвенного плодородия?
2. Опишите методику пикнометрического определения плотности твердой фазы почвы.
3. Опишите ход определения плотности сложения почвы.
4. Как расчетным путем можно определить общую пористость почвы и пористость аэрации?
Источник
Экология СПРАВОЧНИК
Информация
Почва, аэрация
Аэрация почвы (обновление в ней воздуха) весьма важна для нормального корневого питания. Она сводится к удалению почвенного воздуха, обогащенного угольной кислотой и обедненного кислородом, и поступлению в почву атмосферного воздуха с низким содержанием С02 и высоким 02. Помимо рациональной обработки почвы, в частности рыхления междурядий пропашных культур и борьбы с коркой на посевах остальных растений, аэрация почвы усиливается при смене температур, выпадении осадков и переменах давления воздуха. Аэрация раствора влияла на урожай помидоров в условиях гидропоники, как показали физиологические опыты, значительно заметнее, чем изменения температуры среды (табл. 13).[ . ]
АЭРАЦИЯ — естественное или искусственное поступление воздуха в какую-нибудь среду (почву, воду и т. д.).[ . ]
Почва является трехфазной (образованной твердой, жидкой и газовой фазами), органоминеральной, полидисперсной, т. е. струк-турно-гетерогенной системой. Она состоит из генетически связанных горизонтов, которые в совокупности образуют почвенный профиль (рис. 1.13). Высокая пористость почвы обеспечивает возможность обмена газами с атмосферой через поры аэрации. Почвенные поры частично заполнены воздухом, частично — водой (рис. 1.14). Заполненные водой поры становятся местом обитания анаэробных микроорганизмов.[ . ]
Аэрация сточных вод может осуществляться также орошением почвы (почвенные фильтры) и, наконец, разбавлением свежей богатой кислородом водой с последующим выпуском в большие искусственные пруды.[ . ]
Почвы тундры отличаются слабой биохимической активностью, бедностью элементами питания, неблагоприятными условиями водно-воздушного и теплового режимов. Поэтому для улучшения их свойств необходимо усиление активности биохимических процессов, улучшение аэрации, теплового режима и внесение удобрений. Наиболее благоприятны для освоения аллювиально-тундрово-дерновые почвы и почвы легкого механического состава. Они лучше прогреваются, быстрее и на большую глубину оттаивают, имеют лучший естественный дренаж, в них слабее развиты анаэробно-глеевые процессы Такие почвы быстрее окультуриваются.[ . ]
Почва содержит в доступном растениям состоянии лишь очень малую часть общего запаса питательных элементов. Содержание этой усвояемой части, в свою очередь, подвержено сильным колебаниям в зависимости от хода микробиологических и химических процессов в почве, ее реакции (pH), влажности, аэрации и теплового режима, а равным образом и от динамики потребления соответствующих ионов растениями и микроорганизмами.[ . ]
АЭРАЦИЯ — естественное или искусственное поступление воздуха в какую-нибудь среду (воду, почву и т. д.). Может проводиться при помощи технических средств или с помощью ликвидации преграды (льда, масляной пленки и т. п.), Препятствующей естественному доступу воздуха к поверхности воды, почвы и т. д.[ . ]
В почве постоянно обитает множество организмов различных групп. На 1 м2 площади почвы встречаются десятки тысяч червей, мелких членистоногих. В ней живут грызуны, ящерицы, роют норы кролики. Часть жизненного цикла многих беспозвоночных (жуки, прямокрылые и т. п.) также проходит в почве. Ходы и норы способствуют перемешиванию и аэрации почвы, облегчают рост корней.[ . ]
Поры в почве образуются между отдельными механическими элементами, агрегатами и внутри агрегатов. Поры могут быть заполнены водой и воздухом. Поэтому также различают поры, занятые рыхлосвязанной водой, заполненные гтрочносвязанной водой и занятые воздухом (поры аэрации).[ . ]
Лучшими почвами по механическому с о с т а-в у являются легко- и среднесуглинистые, развитые на лёссах и лёссовидных суглинках. В этих почвах благодаря их высокой микроагрегированности (0,25—0,01 мм) и значительному содержанию крупной пыли (0,05—0,01 мм) создается благоприятная капиллярная пористость и хорошая аэрация. Такое строение и сложение почв определяет их высокую влагоемкость, большую мобильность и хорошую отдачу воды. Все это обеспечивает быстрое поступление в зону корней влаги и элементов питания, образующихся при активных аэробных процессах в почве и вносимых с удобрениями.[ . ]
Ухудшение аэрации в результате повышения влажности почвы, ее уплотнения, образования корки и других причин ведет к снижению окислительно-восстановитель-ного потенциала. Наиболее резко он падает в почвах при влажности, близкой к полной влагоемкости, когда нарушается нормальный газообмен почвенного воздуха с атмосферным. Так, резкое уменьшение потенциала в гумусовых горизонтах дерново-подзолистых почв (Ап, Ах) наблюдается при увлажнении почвы выше 90 % ее полной влагоемкости. При повышении влажности от 10 до 90 % полной влагоемкости снижение потенциала идет медленно и постепенно.[ . ]
В болотных почвах и на рисовых полях водоросли улучшают аэрацию, усваивая растворенный С02 и выделяя в воду кислород.[ . ]
Сероземные почвы при орошении характеризуются высокой биологической активностью. Большей биологической активностью выделяются светлые сероземы благодаря лучшим агрофизическим свойствам, определяющим их хорошую аэрацию.[ . ]
Кроме того, в почвах кипрейно-паловых вырубок наиболее благоприятная реакция среды. По данным почвоведов, pH подстилки 6,1—7, подзолистого горизонта 5,8—7, тогда как в почве под лесом pH соответственно 4,6 и 4,4. Температура верхних горизонтов почвы кипрейно-паловых вырубок обычно на 2°—3° выше температуры почвы леса пли луговиковых вырубок, что в условиях Севера очень важно. Положительно влияет также хорошая аэрация этих почв.[ . ]
Значение пор аэрации для осуществления газообмена изменяется в зависимости от свойств почв и их температурного режима. Так, благоприятный состав почвенного воздуха, когда содержание С02 не превышает 2—3 %, а концентрация кислорода не падает ниже 19—18 %, поддерживается в суглинистых дерново-подзолистых почвах при содержании воздуха более 20 % объема почвы, если температура почвы превышает 15 °С. При температуре почвы Ю—15 °С условия аэрации обеспечиваются при более низком содержании воздуха — 15—20 % объема почвы.[ . ]
Газообмен, или аэрация, осуществляется через воздухоносные поры почвы, сообщающиеся между собой и с атмосферой. К факторам газообмена относятся: диффузия, поступление влаги в почву с осадками или при орошении, изменение температуры почвы и атмосферного давления, влияние ветра, изменение уровня грунтовых вод или верховодки.[ . ]
Незначительная аэрация почвы (3—8%) в этот срок наблюдений была в ельнике и на 6-летней вырубке. Заметно аэрированы были здесь лишь горизонты В;.[ . ]
Водные свойства почвы, аэрация, физико-химические и микробиологические процессы, а потому часто и типы лесов и производительность лесных почв могут изменяться в зависимости от механического состава почв.[ . ]
Питательный режим почв зависит от валового содержания в почве всех необходимых элементов питания и количества их доступных форм, от интенсивности процессов биологической аккумуляции и биологического круговорота веществ, а также от свойств почвы, влияющих на превращения в них элементов питания растений (аэрации, реакции и др.).[ . ]
Основные свойства почвы как экологической среды — это ее физическая структура, механический и химический состав, pH и окислительно-восстановительные условия, содержание органических веществ, аэрация, влагоемкость и увлажненность. Различные сочетания этих свойств образуют множество разновидностей почв и разнообразие почвенных условий — эдафиче-ских факторов.[ . ]
В условиях хорошей аэрации почв при поглощении кислорода выделяется эквивалентное или несколько меньшее количество С02 и коэффициент дыхания, т. е. отношение выделившегося С02 к поглощенному 02, близок к единнце. Для почв с затрудненным газообменом коэффициент дыхания больше единицы, так как в таких почвах возникает большое количество анаэробных микрозон, где С02 продуцируется без поглощения кислорода.[ . ]
Содержание воздуха в почве. Поры почвы, не занятые водой, заполняет почвенный воздух. Насыщенность воздухом (аэрация) играет важную роль в почвенных процессах. С увеличением размера частиц грунта объем пор возрастает.[ . ]
В перегнойно-торфяных почвах для нормального газообмена минимальная величина пор аэрации составляет 35 % объема почвы при температуре свыше 15 °С, а при температуре 10—15 °С — 30 % ббъема почвы.[ . ]
Структура и пористость почвы обеспечивают ее хорошую аэрацию. В ней активно перемещаются черви, особенно в глинистой, суглинистой и песчаной, увеличивая пористость. В плотных почвах затрудняется аэрация и кислород может стать лимитирующим фактором, однако большинство почвенных организмов способны жить и в плотных глинистых почвах.[ . ]
Внесенный в солонцовую почву, гипс устраняет щелочную реакцию ее. Замена поглощенного натрия кальцием сопровождается коагуляцией почвенных коллоидов; образующийся при разложении растительных остатков деятельный перегной в присутствии кальция склеивает почвенные комки, поэтому почва приобретает прочную комковатую структуру, улучшаются ее физические свойства, водопроницаемость и аэрация, облегчается обработка.[ . ]
Основным окислителем в почве выступает молекулярный кислород почвенного воздуха, почвенного раствора. Поэтому развитие окислительно-восстановительных процессов в почвах тесно связано с условиями их аэрации и, следовательно, зависит от всех свойств почвы, определяющих состояние газообмена (структура, плотность, механический состав и др.), и прежде всего от влажности.[ . ]
Физиологическая сухость почвы — явление более сложное. Она возникает в результате физиологической недоступности физически доступной воды. Растения при физиологической сухости страдают даже на влажных почвах, когда низкая температура почвенного покрова или другие неблагоприятные условия препятствуют нормальному функционированию корневой системы. Например, на сфагновых болотах, несмотря на большое количество влаги, вода оказывается недоступной для многих растений из-за высокой кислотности почвы, плохой аэрации ее и наличия токсических веществ, которые нарушают нормальную физиологическую функцию корневой системы. Физиологически сухими являются и сильно засоленные почвы. Из-за высокого осмотического давления почвенного раствора вода засоленных почв для многих растений оказывается недоступной.[ . ]
В суглинистых и глинистых почвах часть свободного почвенного воздуха при увлажнении изолируется пробками воды и теряет сплошность. Такой воздух называют защемленным. Его значение в аэрации почв невелико. Величина защемленного воздуха составляет в среднем >—8 % объема почвы, а в глинистых почвах может быть более 12 %; определяется по разности значений между общей пористостью и полной влагоемкостью, выраженной в объемных процентах.[ . ]
По Г. Добровольскому (1979), «почвой следует называть поверхностный слой земного шара, обладающий плодородием, характеризующийся органо-минеральным составом и особым, только ему присущим профильным типом строения. Почва возникла и развивается в результате совокупного воздействия на горные породы воды, воздуха, солнечной энергии, растительных и животных организмов. Свойства почвы отражают местные особенности природных условий». Таким образом, свойства почвы в своей совокупности создают определенный экологический режим ее, основными показателями которого служат гидротермические факторы и аэрация.[ . ]
По мере ухудшения дренажа и аэрации почвы, а также увеличения ее влажности рост ели ухудшается, и одновременно кислица и майник заменяются черникой. Из мхов Plenrozium Scbreberi уже развит меньше, но зато выступает на первый план Hylocomium proliferum.[ . ]
В слабокислых и нейтральных почвах с хорошей аэрацией (дерново-подзолистые, серые, лесные, дерново-карбонатные) образуются труднорастворимые соединения свинца, особенно при известковании. В нейтральных почвах подвижны соединения Ъа., V, А«, Бе, аСдиН могут задерживаться в гумусовом и иллювиальных горизонтах. По мере уменьшения кислотности опасность загрязнения почв перечисленными элементами увеличивается.[ . ]
В обширной зоне подзолистых почв на их песчаных разностях, где под -влиянием климата и лесной растительности образуется под резко выраженным подзолистым горизонтом ортштейновый слой, последний не является действующим неизменно одинаково. До последнего времени в литературе было распространено отрицательное отношение к ортштейновому горизонту, как затрудняющему аэрацию и препятствующему прониканию корней древесных пород в глубокие слои почвы. Но влияние ортштейна меняется в зависимости от степени его развития.[ . ]
На плотных тяжелых глинистых почвах при недостаточной аэрации и временном поверхностном затоплений формируются субори средней производительности. В этих условиях корневая система деревьев неглубокая, но густая, оканчивающаяся пучками коротких корешков, возможен ветровал.[ . ]
Для окультуривания тундровых почв очень важно создать в них благоприятный тепловой режим и улучшить аэрацию. Прежде всего необходимо выбирать участки с наилучшим естественным дренажем и наиболее прогреваемые. Таким требованиям отвечают возвышенные участки супесчаных и легкосуглинистых щебнистых почв с южной или юго-западной экспозицией, хорошо защищенные от холодных северных ветров. Перспективно также лесоразведение на почвах легкого механического состава в кустарниковой тундре и лесотундре.[ . ]
Необходимая для корней растений аэрация почвы связана с переносом С02 и 02 не только через воздухоносные поры, но и через пленку воды, окружающую корни. Лемон и Эриксон предложили метод определения диффузии кислорода с учетом жидкой фазы. Скорость диффузии 02 ниже 20-10-8 г-см-2-мин-1 считается критической для развития растений.[ . ]
Широко используется оценка условий аэрации почв по составу почвенного воздуха. Концентрация С02 выше 2—3 %, а 02 ниже 19—18 % ограничивает продуктивность многих сельскохозяйственных культур. В ряду по требованию к условиям аэрации их можно расположить следующим образом: картофель > кукуруза >■ зерновые > многолетние травы.[ . ]
В свежих зеленомошниках с глубокими почвами у еловых древостоев отмечается высокая ветроустойчивость, которая при заражении деревьев корневой губкой снижается. Наиболее сильно корневая губка поражает ель на почвах, сформировавшихся на карбонатных материнских породах, и, по-видимому, вообще при хорошей аэрации почвы.[ . ]
Для двух сроков определения влажности почвы вычислена аэрация. Анализ полученных значений показывает, что в условиях влажного лета уже в конце второй декады июля на 2-летней вырубке аэрация отсутствовала в горизонте А2 и была совершенно ничтожной (5%) в горизонте. дк. В средневозрастном ельнике и на 6-летней вырубке аэрация верхних почвенных горизонтов была примерно одинаковой, значительно более высокой, чем на 2-летней вырубке, хотя и недостаточной, особенно в нижней части супесчаной толщи (горизонт дк).[ . ]
Несколько большая сохранность семян в почве присуща сосне (по сравнению с елью). Это связано с различиями в характере семян, а главное -с различиями в почвенных условиях произрастания ели и сосны. Последняя чаще, чем ель, растет на сухих песчаных с хорошей аэрацией почвах.[ . ]
ВОЗДУХ ПОЧВЕННЫЙ — газы, находящиеся в почве. Различают В.п. свободный (в порах почвы аэрации, обменивающийся с атмосферным воздухом), защемленный (в порах почвы, изолированный водными пробками), адсорбированный (на поверхности почвенных частиц) и растворенный в почвенном растворе. ВОЗДУШНО-СУХАЯ ПРОБА почвы (растений) — проба почвы (растений), высушенная до постоянного веса при температуре лабораторного помещения.[ . ]
Для создания устойчивого запаса влаги в почве при одновременном хорошем воздухообмене (аэрации) необходимо, чтобы некапиллярная пористость составляла 55—65 % общей пористости. Если она меньше 50 %, то это приводит к ухудшению воздухообмена и может вызвать развитие анаэробных процессов в почве. В агрономическом отношении важно, чтобы почвы имели наибольшую капиллярную пористость, заполненную водой и одновременно пористость аэрации не менее 15 % объема в минеральных и 30—40 % в торфяных почвах.[ . ]
Источник