Основные физические свойства и состав почвы
Литосфера (земная кора) – органо-минеральная оболочка планеты Земля, которая распространяется от ее поверхности к магме. Состоит из собственно литосферы, сформированной из магматических пород, разрушенных физическими, физико-химическими и химическими процессами до появления жизни на Земле, и почва.
Почва – поверхностный слой литосферы (толщиной от нескольких миллиметров на скальных породах до 10 км в низинах), сформированный после появления жизни на планете Земля вследствие действия климата, растительности и живых организмов (микроорганизмов и корней высших растений). Почва состоит из поверхностного (0-25 см) пахотного или гумусного слоя, которому присуще плодородие и который обрабатывается при выращивании растений, и собственно почва.
Почвы чрезвычайно разнообразные в зависимости от условий их формирования (климата и растительности). В Украине наиболее распространены черноземы (54,0% территории), затем — серые лесные почвы (18,2 % территории) и дерново-подзолистые (7,8 % территории).
Основные физические свойства почвы:
— механический состав — процентное распределение частиц почвы по их размеру. Определяется просеиванием через сита Кнопа, которых существует 7 номеров с отверстиями диаметром от 0,25 до 10,0 мм (рис. 18.1). К механическим элементам почвы принадлежат: камень и гравий (размером > 3 мм); песок крупный (3-1 мм), средний (1-0,25 мм), мелкий (0,25-0,05 мм); пыль крупная (0,05-0,01 мм), средняя (0,01-0,005 мм), мелкая (0,005-0,001 мм); ил ( 0,01 мм) и физической глины (частицы размером
Почва состоит из биотической (почвенные микроорганизмы), и абиотической компонент. Абиотическая компонента включает твердое вещество почвы (минеральные и органическое соединения и органо-минеральные комплексы), почвенную влагу и почвенный воздух.
Минеральные (неорганические) вещества почвы на 60-80% представлены кристаллическим кремнеземом (кварц), а также алюмосиликатами (полевой шпат, слюда, вторичные глинистые минералы). Здесь содержатся практически все элементы периодической системы Д.И. Менделеева преимущественно в виде солей.
Органические вещества почвы представлены как собственно органическими соединениями почвы (гуминовые кислоты, фульвокислоты и прочие), синтезированными почвенными микроорганизмами (именно это и называется гумусом), так и посторонними для почвы органическими веществами, попавшими в почву извне вследствие естественных процессов и техногенного (антропогенного) загрязнения.
Почвенная влага может находиться в твердом и жидком состоянии, а также в виде пара. Наибольший интерес, с гигиенической точки зрения, имеет жидкая влага. Она может находиться в форме: 1) гигроскопической воды, конденсирующейся на поверхности почвенных частиц; 2) пленочной воды, удерживающейся на поверхности почвенных частиц; 3) капиллярной воды, удерживающейся капиллярными силами в тонких порах почвы; 4) свободной гравитационной воды, находящейся под действием силы тяжести или гидравлического напора и заполняющей крупные поры почвы.
Почвенный воздух — смесь газов и пара, заполняющих поры почвы. По составу отличается от атмосферного и постоянно взаимодействует с ним, путем диффузии, за градиентом концентраций. Почвенный воздух и вода являются антагонистами относительно пространства пор. Естественный состав почвенного воздуха регулируется скоростью использования кислорода и образования диоксида углерода вследствие микробиологических процессов минерализации органических веществ. С увеличением глубины содержание в почвенном воздухе диоксида углерода увеличивается, а кислорода уменьшается.
Дата добавления: 2016-01-03 ; просмотров: 1208 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Пористость почвы
Порозность, или пористость почвы является одной из двух характеристик почвенного сложения. Это разнообразные почвенные поры, пустоты, трещины и ячейки, которые имеют различную конфигурацию и отличаются по размерам. Особенности этой почвенной характеристики возникают под действием различных физико-химических факторов:
- Поочерёдное увлажнение и высыхание приводит к растрескиванию почвы.
- Периоды нагрева, сменяющиеся охлаждением.
- Циклы сжатия и разбухания.
- Циркуляция жидкости.
- Жизнедеятельность живых организмов.
- Выщелачивание и вымывание минеральных веществ.
Содержание гумуса, химический состав и структура почвы влияют на степень пористости. Различают три типа порозности в зависимости от агрегатного состояния почвы:
- внеагрегатная;
- межагрегатная;
- внутриагрегатная.
Самые мелкие поры находятся внутри почвенных агрегатов, вне этих структур располагаются самые крупные поры. По мере углубления в почвенный профиль, порозность убывает.
Совокупность всех воздушных камер, больших и маленьких, по отношению к общему объёму почвы, называется её скважностью. Этот показатель составляет по объёму 25- 60%.
Природные факторы, либо неправильная обработка почвы могут разрушить её структуру, что влечёт за собой снижение показателя общей порозности. Органическое вещество оказывает на пористость большое влияние. Порозность почвы тем выше, чем значительнее в почве содержание органических веществ. К примеру, у торфяников порозность составляет 85%, а у песка — не выше 30%.
Поэтому в верхнем горизонте почвы порозность гораздо выше, чем в нижних слоях из-за большего количества гумуса.Также в верхних горизонтах наиболее активны живые существа, расположены корни растений, и на поверхностный слой оказывается меньше давление.
Баланс воды и воздуха
Поры могут быть заняты или воздухом, или водой. Чем насыщеннее влагой почва, тем ниже её аэрация. И аэробные живые организмы, и корневая система растений в условиях переувлажнения испытывают дефицит кислорода. При дефиците воздуха, если его содержание в общем объёме почвы меньше 15%, рост и развитие растений угнетается, жизнедеятельность аэробных микробов приостанавливается. А если воздух заполняет почву меньше, чем на 8%, то корни растений начинают отмирать, параллельно запускается оглеивание почвы.
Размер пор также имеет значение. Например, диаметр меньше 3 микрометров делает поры недоступными для микроорганизмов. А для самых мелких корешков растений требуются поры с диаметром больше 10 микрометров. Размер доступных пор, куда могут проникать корни растений, воздух и вода, уменьшается при снижении гумуса, увеличении давления верхних слоев земли, оглеенности и ожелезнённости почвенных горизонтов.
Источник
Пористость почвы
Между соприкасающимися элементарными почвенными частицами, микро- и макроагрегатами всегда имеются различного рода пустоты, которые называют порами. По почвенным порам перемещается вода с растворенными в ней веществами, в них содержится воздух. В почвенных порах обитают микроорганизмы, простейшие и другие представители почвенной биоты, по ним в почву проникают корни и корневые волоски растений. Поэтому общий объем порового пространства, размеры и конфигурация пор, составляющих это пространство, важнейшие характеристики почвы.
Под пористостью почвы понимают суммарный объем всех пор в единице объема почвы. Общую пористость, %, рассчитывают по формуле:
Формирование пористости почвы происходит в результате действия различных факторов: образования и разрушения структуры, упаковки и переупаковки почвенных частиц, микро- и макроагрегатов, растрескивания почвенной массы под влиянием попеременно действующих процессов нагревания-охлаждения и набухания-усадки, заполнения свободного пространства подвижным почвенным материалом, выщелачивания растворимых веществ, деятельности живых организмов. Величина пористости зависит от гранулометрического состава и характера структуры, содержания гумуса и биогенности почвы, а в агроценозах — от обработки и приемов окультуривания.
Почвенные поры имеют различный размер и конфигурацию. Самые мелкие поры сосредоточены внутри агрегатов, более крупные — стыковые поры, поры-трещины, поры-полости располагаются между агрегатами. Существуют также поры-каналы, связанные с ходами корней и почвенных животных, располагающиеся либо между агрегатами, либо частично пересекающие их. В связи с различной локализацией пор общая пористость подразделяется на агрегатную (если поры находятся внутри агрегатов) и межагрегатную (если поры расположены между агрегатами).
В порах размером до 8000 мкм передвижение и удержание воды при увлажне-нии почвы осуществляется за счёт проявления капиллярных сил, вследствие чего все поры подразделяют на капиллярные и некапиллярные. Поры существуют как внутри, так и между агрегатами (рис. 36).
Некапиллярная пористость обычно выше в почвах с хорошо выраженной комковато-зернистой структурой (чернозёмы) или с песчаным гранулометрическим составом. Величина капиллярной пористости возрастает по мере увеличения степени дисперсности почв и ухудшения их агрегированности (табл. 69).
Основные функции, выполняемые порами в почвах, связаны с процессами газообмена, а также передвижением и удержанием влаги. Исходя из этого, по функциональному назначению выделяют поры аэрации и поры обводнения.
Поры аэрации. Это крупные некапиллярные (>8000 мкм) и капиллярные (100-8000 мкм) поры. Обычно вплоть до влажности почвы, равной предельно-полевой влагоемкости, они заполнены воздухом. Благодаря наличию этих пор осуществляется газообмен между почвенными горизонтами, между почвой и приземным слоем воздуха. При сильном увлажнении почвы по порам аэрации гравитационная влага передвигается в глубь почвенного профиля, т. е. они обеспечивают водопроницае-мость почв. заполнение пор аэрации влагой ведет к ухудшению воздушного режима почвы и развитию анаэробных процессов. Это происходит в результате формирования в профиле почвы водоупорных горизонтов, например плужной подошвы, или подъема уровня грунтовых вод выше критического уровня.
Поры обводнения. Представлены капиллярными порами размером 10-100 мкм. Содержащаяся в них капиллярная влага находится в подвижном состоянии и передвигается в направлении градиента влажности, температуры, напора воды и т.д. Это влагосохраняющие и влагопроводящие поры. Влага, сосредоточенная в них, доступна для растений, а максимальное ее количество обычно соответствует величине предельно-полевой влагоемкости.
Капиллярные поры размером 
Пористость одно из важнейших свойств почвы, обусловливающих ее водный и воздушный режимы. С этим свойством связаны влагоемкость и воздухоемкость почв, водопроницаемость и водоподъемная способность. Самые высокие показатели общей пористости отмечают в верхних гумусовых горизонтах ночи, составляющих в среднем около 50-60 %. В нижележащих горизонтах величина общей пористости существенно снижается и достигает 30-40 %. Для оценки общей пористости суглинистых и глинистых по гранулометрическому составу почв используют шкалу Н.А. Качинского.
При оптимизации условий для произрастания сельскохозяйственных культур недостаточно оперировать только величиной общей пористости. для создания устойчивого запаса влаги в почве при одновременно хорошем воздухообмене (аэрации) необходимо, чтобы некапиллярная пористость составляла 55-65 % от общей. Если она меньше 50 %, то происходит ухудшение воздухообмена, что вызывает развитие анаэробных процессов. в агрономическом отношении очень важно чтобы при увлажнении почвы до предельно-полевой влагоемкости пористость аэрации составляла в минеральных почвах не менее 15 % от объема, в торфяных почвах — 30-40%. относительно верхней границы оптимальных значений пористости аэрации единой точки зрения нет. В качестве ориентировочных для минеральных почв можно указать значения пористости аэрации на уровне 20-25 % от объема почвы, а в условиях орошения — 30%.
Пористость аэрации, %, вычисляют по формуле:
Источник
Пористость почвы
Под пористостью почвы следует понимать суммарный объем пор в единице объема почвы, выраженный в процентах. Размер пор и пористость почвы зависят от ее механического состава. Размер пор в однородной почве тем больше, чем больший размер имеют отдельные механические элементы почвы, т. е. ее зернистость. Самые крупные поры в каменистой почве, очень мелкие — в глинистой, а самые мелкие — в торфяной. При этом суммарный объем пор, выраженный в процентах, увеличивается, т. е. пористость почвы тем выше, чем меньше размер отдельных механических элементов почвы. Так, пористость песчаной почвы составляет 40%, а торфяной — 82%.
На размер пор влияет также форма механических элементов почвы. В условиях неоднородной почвы, т. е. когда почва состоит из частиц разного размера, поры между большими частицами заполняются меньшими частицами. В изверженных вулканических породах и монолитах (гранит) вместо пор часто встречается целая сеть соединенных между собой горизонтальных и вертикальных трещин, которые иногда достигают значительной ширины и глубины. Кроме естественных пор, обусловленных механическим составом, в почве встречаются каналы и трещины, искусственно созданные животными, обитающими в почве (ежами, кротами и др.), или людьми при бурении скважин, выкапывании колодцев, закладывании свай, прокладывании труб и др.
Величина естественных пор почвы, наличие в ней естественных или искусственных трещин и каналов оказывают существенное влияние на взаимодействие почвы с воздухом и водой, а также фильтрационную способность почв. Именно этим обусловлено их гигиеническое значение. Так, почвы с крупными порами и низкой пористостью (гравелистые, песчаные, легкие супесчаные) хорошо проницаемы для воды и воздуха. Они имеют наивысшую фильтрационную способность. В таких почвах, а также в почвах с естественными и искусственными трещинами химические и биологические загрязнения быстрее продвигаются вглубь и достигают грунтовых вод, что приводит к их загрязнению и создает опасность для здоровья населения. В то же время почвы с маленькими порами и высокой пористостью (глинистые, тяжелые суглинистые) имеют низкую фильтрационную способность. В них задерживается вода, они плохо аэрируются. Это приводит к замедлению или даже прекращению процессов самоочищения почвы от органических загрязнений, что также опасно для здоровья населения. Оптимальной для процессов самоочищения от биологических и химических загрязнений является пористость почвы в пределах 60-65%.
Источник