Лекции по "Почвоведению"

в). Капиллярная влага. Она находится в тонких порах почвы и передвигается под влиянием капиллярных (менисковых) сил, возникающих на поверхности раздела твердой, жидкой и газообразной фаз.

    Капиллярные  силы начинают появляться в  порах с диаметром от 0,1 до 0,001 мм. Чем тоньше капилляр, тем выше  поднимается вода (до 15 м). Чаще всего  от 2-х до 6 м.

    В почвах  и грунтах капиллярные явления  протекают значительно сложнее, чем в искусственных цилиндрических трубочках. Это приемлимо только для однородных механических фракций. Наибольший капиллярный подъем наблюдается в суглинистых, а не в глинистых почвах и грунтах. В песчаных грунтах он в 3-4 раза меньше, чем в суглинках. Это объясняется следующим. В природе капиллярные системы почв представляют собой сложную мозаику то крупных, то мелких пор, соединенных между собой в серии непрерывных капилляров или капилляры могут заканчиваться тупиками, часть мелких капилляров могут сливаться в крупные, подъем воды прекращается. Во-вторых, в бесструктурных глинистых почвах поры имеют столь малое сечение, что весь просвет заполняется пленочной водой (гигроскопической плюс пленочной) Капиллярного подъема в таких почвах не происходит. Поэтому в глинистых почвах капиллярный подъем происходит на меньшую высоту, чем в суглинистых, но если почва структурная, высота подъема увеличивается. В-третьих, скорость поднятия в капиллярах зависит от его радиуса, вязкости воды, от температуры. В крупных капиллярах вода поднимается быстрее, но на меньшую высоту, в мелких – наоборот. Передвижение осуществляется от более влажных мест в менее влажные. Это передвижение осуществляется в любом направлении (капиллярно-подпертые, капиллярно-подвешанная влага). Давление воды в  капиллярах варьирует от 0,5 атм. В крупных капиллярных порах до 3-4 атм. В тонких.

г). Гравитационная вода. Она находится в почве в крупных капиллярах и некапиллярных порах, свободно просачивается вниз под действием силы тяжести или в сторону по уклону водопроницаемого слоя.

    Она доступна  растениям, но вследствие быстрого  передвижения и  перехода в  другие формы, в непосредственном  снабжении растений участвует  мало. Капиллярные и гравитационные  формы влаги относятся к категории свободной воды.

д). Грунтовая вода. Гравитационная вода, просачиваясь вниз по водоупору, заполняет все поры, лежащие под ним слоя, в связи с чем этот слой становится водонасыщенным. Эта вода может выходить на дневную поверхность в виде ключей и родников.

    Парообразная влага (водяной пар) находится во всех порах, свободных от жидкой и твердой воды или неполностью ими заполненных. Она образуется при испарении всех других форм почвенной влаги. Она может передвигаться: 1) диффузно – из мест с большой упругостью водяного пара в места с меньшей упругостью; 2) вместе с током почвенного воздуха.

    Верхние горизонты  почвы в дневные часы имеют  более высокую температуру, чем  нижние горизонты. Пар передвигается  сверху вниз, а ночью, в связи  с охлаждением верхних горизонтов – снизу вверх. Поскольку влажность почвы редко опускается ниже величины максимальной гигроскопичности (за исключением самых верхних горизонтов), то влажность почвенного воздуха поддерживается на уровне 100%, благоприятной для корневой системы растений (она не пересыхает).

    Твердая влага  – лед в крупных порах вода  замерзает при температуре 0 градусов, в тонких – при более низкой.

 

                                                      Лекция 5                      Почвоведение

Водные и  воздушные свойства почвы

План

1. Водные свойства почвы
2. Воздушный режим
3. Состав почвенного воздуха

 

1. Водные свойства.

Водопроницаемость – способность почвы воспринимать и пропускать через себя воду. В процессе водопроницаемости различают впитывание влаги и фильтрацию (просачивание). Впитывание – это поступление воды в почву ненасыщенную влагой. Фильтрация начинается с момента, когда большая часть пор почвы данного слоя заполнено водой. Водопроницаемость измеряется количеством влаги, поступающей в почву с ее поверхности за определенную единицу времени – мл/мин.

    Свойство водопроницаемости  имеет как положительную, так  и отрицательную роль. При слабой  водопроницаемости – влага   застаивается на посевах, создает  условия вымокания посевов или  стекает по уклону, происходит смыв и размыв почвы (эрозия).

    При высокой  водопроницаемости – вода быстро  опускается за пределы корневой  системы и становится бесполезной.  Водопроницаемость сильно снижает  плужная подошва. Лучше всего  водопроницаемость происходит в  почвах легкого механического состава, хуже в суглинистой и глинистой. Суглинистые и глинистые, имеющие водопрочную структуру, обладают высокой водопроницаемостью.

    Вспаханная  почва обладает большей водопроницаемостью, чем не вспаханная. Это зависит  от строения, структуры. В такой почве водопроницаемость может достигать 300 и более мм в час. 1 мм = 10 т. на 1 ц зерна требуется 10 мм влаги или 100 тонн.

Влагоемкость – это количество воды, которое способна удерживать почва в зависимости от того, в какой форме находится удерживаемая почвой влага. Различают полную, капиллярную и максимальную – адсорбционную виды влагоемкости.

    Полная (максимальная) влагоемкость – или водовместимость  – это количество влаги, удерживаемая  почвой в состоянии полногоь  насыщения, когда все поры (капиллярные и некапиллярные) заполнены водой. Такое состояние бывает после снеготаяния, обильных дождей или при поливе большим количеством воды.

             ПВ = Общая пористость/ объемный вес почвы

Полевая влагоемкость (наименьшая) – это максимальное количество влаги, которая способна длительное время удерживаться в почве после обильного ее увлажнения и свободного стекания воды при условии исключения испарения и капиллярного увлажнения за счет грунтовых вод. При полной влагоемкости в почве создается максимальное количество доступной для растений воды, т.к. 55-75% пор почвы заполнено влагой. Ее содержание в почве зависит от гранулометрического состава, содержания гумуса, сложения почвы.

    Знание полевой  влагоемкости помогает при орошении  рассчитать поливную норму. Если поливная норма больше полевой влагоемкости, вода тратится попусту, если меньше, то требуется больше поливать. Основным вместилищем влаги при полевой влагоемкости являются средние по размеру капилляры от 0,01 до 0,001 мм. При наименьшей влагоемкости влага обладает высокой подвижностью.

    Действие капиллярных  сил проявляется в порах диаметром  10 мм и в порах диаметром  0,001 мм. Максимальный подъем воды  происходит в порах диаметром  от 1 до 0,01 мм.

Доступность почвенной  влаги растениям. Вся прочносвязанная влага – гигроскопическая, химически-связанная, максимально-гигроскопическая – совершенно недоступна для растений. Она представляет собой мертвый запас влаги в почве.

    Воздушные свойства почвы. Почвенный воздух. Почвенный воздух – важнейшая составляющая часть почвы, один из факторов жизни растений. Он является источником кислорода для дыхания корней растений, аэробных микроорганизмов и почвенной фауны. Кислород почвенного воздуха участвует в химической реакции окисления минералов и органических веществ. Почвенный воздух является источником углекислого газа, используемого растениями в процессе фотосинтеза.

    Воздух в  почве обеспечивает клубеньковые  и азотфиксирующие бактерии азотом. Почвенный воздух находится в  тесной связи с жидкой и  твердой фазами почвы. Газы входят в его состав, поглощается почвенным раствором и частицами почвы.

 

Состав почвенного воздуха (определен в 1824 г. франц. ученым Буссенго)

Газы	Атмосферный воздух	Почвенный воздух
Азот  N2 Кислород О2 Аргон Ar Углекислый газ СО2 Все остальные	78,08 20,95 0,93 0,03 0,04	78,08 – 80,24 20,90 – 0,0           – 0,03 – 20,0           –

 

    Из таблицы  видно, что в почвенном воздухе  меньше кислорода, больше углекислого  газа. Кроме того, в состав почвенного  воздуха может входить NH₃, CH₄, H₂. Особенно динамичны СО₂ и О₂ в верхних слоях, мало отличаются от атмосферного. Там, где плохой газообмен в почве может содержаться много углекислого газа. Различная концентрация кислорода и углекислого газа определяется двумя группами противоположно направленных процессов:

1) интенсивностью потребляемого  кислорода и углекислого газа.

2) скоростью газообмена  между почвенным и атмосферным  воздухом.

    Содержание  О₂ и СО₂ в почвенном и атмосферном воздухе неодинаково.

Газообмен почвенного воздуха  с атмосферным осуществляется:

1. Диффузия – перемещение газов в соответствии с их парциальным давлением;
2. Изменение температуры и барометрического давления;
3. Поступление влаги в почву и испарение;
4. Влияние ветра.

 

    Регулирование – с помощью обработки. Улучшение аэрации почвы способствует лучшему развитию корней, интенсивному поглощению воды и питательных веществ, усилению их роста и повышению урожайности. Оптимальные условия создаются при содержании кислорода в почвенном воздухе около 20%. Высокая концентрация углекислого газа влияет отрицательно на семена, корни и урожай растений.

 

Расчет соответствия 1 мм влаги осадков:

1 м = 100 см = 1000 мм

1 тонна = 1000 кг = 1000 л

1 м³ = 1 т = 1000 кг = 1000 л

1 га = 10.000 м²

На 1 га, чтобы получить 1 мм влаги надо вылить 10 тонн воды

1мм соответствует  10 тоннам воды, разлитым на 1 га

На создание 1 ц зерна  и соответствующее количество побочной продукции требуется 10 мм воды или 100 тонн.

 

 

 

                               Лекция                                                     Почвоведение

Почвенный раствор  и поглотительная способность почвы

План

1. Понятие о почвенном растворе
2. Кислотность и щелочность почвы
3. Поглотительная способность почвы
4. Виды поглотительной способности почвы

 

    Почвенный  раствор, основу которого составляет вода, находится в постоянном взаимодействии как с твердой, так и с газообразной фазами почвы.

    Почвенный  раствор можно определить как  жидкую фазу почвы, включающую  почвенную воду, содержащую растворенные  соли, органо- минеральные и органические  соединения, газы и тончайшие коллоидные золи. В.И. Вернадский считал почвенные растворы одной из важнейших категорий природных вод, «основным субстратом жизни», основным элементом механизма биосферы.

    Содержание  влаги в почвах, а, следовательно,  и количество почвенного раствора, могут колебаться в очень широких пределах, от десятков процентов (вода занимает почто всю порозность) до единиц или долей процента, когда в почве находится лишь адсорбированная вода. Физически прочносвязанная вода (гигроскопическая и отчасти максимальная гигроскопическая) представляет собой нерастворимый объем почвенной воды, поэтому она не входит в состав почвенного раствора как такового. Не успевают стать почвенным раствором и гравитационные воды, быстро просачивающиеся через почвенные горизонты по крупным трещинам и ходам корней. Таким образом, почвенный раствор включает все формы капиллярной, рыхлосвязанной и относительно прочносвязанной воды почв.

    Вода действует  на составные части твердой  фазы растворяющим и разлагающим  образом.

1. растворяющее действие воды проявляется по отношению к солям, но в разной степени, что зависит от состава соли, что очень важно для понимания явления вымывания из почвы разных солей и их последовательности.

    Легкорастворимые соли: соли азотной кислоты – нитраты (KNO₃,           Na NO₃, и др.), соли азотистой кислоты – нитриты (KNO₂, Na NO₂ и др.), хлориды, сульфаты натрия, калия, магния, карбонаты натрия и калия, фосфаты калия, натрия.

    Среднерастворимые соли: CaCO₃, Mg CO₃, Ca₃(PO₄)₂, Al PO₄, Fe PO₄ (карбонат кальция, карбонат магния, фосфоты кальция и алюминия, фосфат железа).

    Труднорастворимые соли:  CaSO₄, гипс.

    Очень  труднорастворимые соли: гуматы.

2. Разлагающее действие воды проявляется по отношению к сложным солям, почти не способным растворяться. При этом они распадаются на более простые соединения, вплоть до конечных продуктов: SiO₂,Al₂O₃, Fe₂O₃

    В состав  почвенного раствора обычно входят следующие соединения:

1). Соли минеральных кислот – азотной, соляной, серной, угольной, фосфорной; щелочные соли (натрия, калия), щелочно-земельные (кальция, магния) и аммонийные (NH₄);

2). Свободные органические кислоты и их соли;