Выдающийся русский ученый В.В.Докучаев впервые дал следующее определение почвы: “Почвой следует называть ”дневные”, или наружные, горизонты горных пород (все равно каких ), естественно измененные совместным воздействием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых”.

Почва – элемент географического ландшафта. Первопричиной образования почв явились живые организмы (главным образом растения и микробы ), поселяющиеся в разрушенной выветриванием горной породе.

Происхождение почвы и ее свойства неразрывно связаны с условиями окружающей среды. Она отражает в своих свойствах исторический ход влияющих на нее природных условий, производительных сил и производственных отношений.

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Объемный и удельный вес. О б ъ е м н ы й в е с – вес единицы объема абсолютно сухой почвы в естественном сложении (с порами), или вес в граммах 1 см3 сухой почвы. Он определяется взвешиванием образца с ненарушенным строем, взятого в строго определенном объеме.

У д е л ь н ы й в е с – вес в граммах 1 см3 твердой массы почвы без пор. Удельным весом почвы называют отношение веса твердой ее фазы определенного объема к весу воды при 40оС в том же объеме.

Пористость (скважность). Суммарный объем пор между частицами твердой фазы (объем всех промежутков), выраженный отношением объема пор к объему почвы называется п о р и с т о с т ь ю, или с к в а ж н о с т ь ю. В отличии от пористого сложения почвы или от пористости горных пород или других тел, скважность почвы нередко называют порозностью.

Размер пор, форма и сочетание их весьма разнообразны, так как они являются производными от случайного расположения полидисперсных частиц механического состава – элементарных почвенных частиц, микроагрегатов и структурных отдельностей, крайне различных по размерам, форме и характеру их поверхностей. В зависимости от величины пор различают капиллярную и некапиллярную пористость. Капиллярная пористость равна объему капиллярных промежутков в почвах и обусловлена наличием в почве глинистых минералов. Некапиллярная пористость равна объему крупных пор и связана со структурным строением почвы. Сумма обеих видов пористости составляет общую пористость почвы. Она вычисляется по формуле:

где отношение плотности сложения почвы (объемного веса) (ОВ) к плотности твердой фазы почвы (удельному весу) (УВ) составляет доля твердой фазы почвы, а за единицу принимается общий объем почвы со всеми порами. Величина пористости зависит от структурности, плотности, гранулометрического и минералогического состава почвы.

Эти промежутки по форме и размерам сильно изменяются во времени в зависимости от происходящих в почве физико-механических и биологических процессов. вследствие частичной или полной закупорки некоторые поры исчезают, другие возникают вновь.

В почвах возможна уплотненная укладка, если промежутки первого порядка будут заняты частицами или агрегатами, диаметр которых отвечает размерам пор.

а.

б.

Схема изменения плотности упаковки:

а – увеличение плотности; б – уменьшение плотности.

Пористость почвообразующих пород и почв различного механического состава колеблется значительно. Пористость тем выше, чем мельче механический состав почвы. Более крупные частицы образуют хотя и более крупные поры, но общий объем их несравненно меньше, чем сумма объема многочисленных пор, создаваемых мелкими (тонкими) частицами. Соотношение общей, внутриагрегатной и межагрегатной можно видеть из таблицы:

Пористость почв (%) по Н. А. Качинскому

Почва	Гори - зонт	Глубина (см)	Объем - ный вес (г/см3)	Удельный вес твер - дой фазы	Пористость
Почва	Гори - зонт	Глубина (см)	Объем - ный вес (г/см3)	Удельный вес твер - дой фазы	общая	агркгат- ная	межагре -гатная
Среднеподзолистая суглини - стая Московской области
	А	0 - 12	1,33	2,61	49	39	10
	А1	12 ~ 20	1,35	2,6	48,1	~	~
	А2	20 - 32	1,39	2,65	47,6	38,1	9,5
	В1	32 - 55	1,56	2,68	41,8	~	~
	В2	85 - 110	1,78	2,7	34,1	26,5	7,6

Выщелоченный легкоглинистый чернозем Курской области	А	0 - 4	0,9	2,49	63,9	52,9	11
	А1	10 ~14	0,99	2,55	61,2	50,3	10,9
	А2	40 - 44	1,06	2,57	58,8	~	~
	В1	55 - 59	1,08	2,63	59	47,1	11,9
	В2	80 - 84	1,1	2,61	57,9	46,1	11,8

Ореховато - глыбистый легко - суглинистый солонец Сверд - ловской области	А	0 - 4	1,07	2,46	56,5	38,3	18,2
	А1	10 ~ 14	1,32	2,64	50,1	37,2	12,9
	В1	15 - 19	1,36	2,73	50,2	28,9	21,3
	С	60 - 64	1,54	2,77	44,4	~	~

Пластичностью почвы называется способность ее в определенном интервале влажности под воздействием внешних сил изменять свою форму с сохранением новой приданной формы (способность к формованию и лепке). Это свойство обуславливается образованием гидротированных плотных оболочек вокруг мельчайших частичек почвы. Наибольшую пластичность имеют так называемые жирные, или тяжелые, глины, состоящие из тонких чешуйчатых частичек, сложенных в форме плотных штабелей. В зависимости от степени увлажнения характер пластичности меняется. Следует различать несколько характерных состояний почвы: нижний предел текучести и предел раскатывания в шнур. Нижний предел текучести – это такое увлажнение почвы, при котором пласт почвы, разрезанный пополам, при повторном встряхивании сливается воедино. Это состояние влажности принимается за верхний предел пластичности. Влажность почвы, при которой она перестает раскатываться в шнур, определяет предел раскатывания в шнур. Такое увлажнение принимается за нижний предел пластичности.

Число пластичности - это разность между верхним и нижним пределами пластичности. Пластичность тесно связана с гранулометрическим составом почв и обусловлена наличием в ней глинистых частиц, диаметр которых меньше 0,002 мм.

Глинистые почвы имеют число пластичности – 17, суглинистые – 7-17, супесь – менее 7, пески совершенно не пластичны. Кроме механического состава, существенное влияние на пластичность почвы оказывает состав коллоидной фракции, состав поглощенных катионов, а также содержание гумуса.

Липкость (клейкость) – способность почвы во влажном состоянии прилипать к вводимым в нее предметам или соприкасающимся с нею. Липкость определяется количеством влаги, соответствующим моменту, когда почвенная масса при некоторой наименьшей влажности начинает прилипать. Величина липкости определяется силой, необходимой, чтобы оторвать почву от поверхности прилипания. Выражается в г/см2. Как и пластичность, она обусловлена наличием в почве глинистых частиц и воды, а также составом поглощенных оснований. У глинистых почв липкость значительная, у песка минимальная. Липкость проявляется при увлажнении почвы, приближающейся к верхнему пределу пластичности. Сухая почва липкостью не обладает. Прилипание повышается по мере увлажнения примерно до 80% от полного насыщения почвы водой, затем начинает уменьшаться. По липкости почвы делятся на предельно вязкие (> 15 г/см2), сильно вязкие (5 - 15 г/см2), средне вязкие (2 - 5 г/см2), слабо вязкие (меньше 2 г/см2). С липкостью почвы связано важное агрономическое свойство почвы – физическая спелость. Когда при обработке почва перестает прилипать к сельскохозяйственным машинам и начинает крошиться на комки, то такое состояние почвы отвечает ее физической спелости. Нижним пределом влажности, при котором возможна обработка почвы, является влажность, отвечающая полуторной величине максимальной гигроскопичности почвы, а верхним пределом – 60-70% полной влагоемкости данной почвы.

Связность – это свойство взаимного сцепления или притягивающего действия между почвенными частицами, которое измеряется силой, удерживающей частицы одну около другой. Оно обуславливается проявлением адсорбции, когезии, цементирующим действием различных веществ (глина, перегной, известь), степенью увлажнения почвы и другими факторами.

Набухание – это способность почвы изменять в объеме под влиянием различных факторов, главным образом увлажнения и замерзания. Большое значение в этом процессе играют почвенные коллоиды, особенно органические, способные резко увеличиваться в объеме при смачивании и уменьшаться при высыхании. Вследствие этого песчаные почвы с низким содержанием коллоидов практически не набухают, глинистые и суглинистые обладают значительной набухаемостью. Набухание измеряется в объемных процентах по формуле:

где Vнаб – процент набухания, V1 – объем влажной почвы, V2 – объем сухой почвы. На величину изменения объема влияет минералогический состав почв, наличие и состав обменных катионов, количество органических веществ. Усадка – это сокращение объема почвы при высыхании. Величина усадки зависит от тех же факторов, что и набухание. Усадка измеряется в объемных процентах по отношению к исходному объему: где Vус – процент усадки от исходного объема, V1 – объем влажной почвы, V2 – объем сухой почвы.

Твердость (плотность). Твердостью почвы называется способность ее оказывать сопротивление проникновению в нее твердых режущих тел род давлением.

Твердость в поле обычно устанавливают визуально, различая следующие степени плотности почвы:

а) рыхлая – осыпается со стенок разреза от прикосновения ножа, легко проникающего в почву;

б) рыхловатая – осыпается меньше предыдущей, почвенный разрез без затруднения копается лопатой, нож хорошо проникает в почву;

в) уплотненная (плотноватая) - удовлетворительно режется лопатой и ножом, нож с трудом входит в почву;

г) твердая – с трудом режется лопатой; стенки разреза очень плотные, нож с трудом входит а почву;

д) очень твердая – слабо поддается действию лопаты. Нож лишь оставляет черту, не проникая в почву. Эта степень твердости характерна для иллювиальных горизонтов сильносолонцеватых почв, солонцов и в ряде случаев подзолов (ортштейны, ортзанды) и пр.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРОЕНИЯ ПОЧВЫ (ПОРИСТОСТЬ И ПЛОТНОСТЬ)

Основными характеристиками строения почвы являются ее пористость и плотность (объемная масса).

Все виды почвы пронизаны порами, заполненными воздухом, водой или органическими включениями.

myunivercity.ru

Общие физические свойства почвы

Количество просмотров публикации Общие физические свойства почвы - 653

К показателям, характеризующим почву как физическое тело, относятся ее структура, общие физические и физико-механические, а также водные, воздушные и тепловые свойства.

Почва, как и всякое физическое тело, обладает рядом физических свойств. Физические свойства почв можно подразделить на общие физические, физико-механические, тепловые и водные.

К числу общих физических свойств почвы относятся: плотность твердой фазы, плотность сложения и пористость (скважность).

Плотностью твердой фазы(d) почвы принято называть отношение массы твердой фазы почвы в сухом состоянии к массе равного объёма воды при t=4° С. Или плотность твердой фазы почвы - ϶ᴛᴏ масса 1 см3 твердой фазы почвы в сухом состоянии, выраженный в граммах. Показатели удельной массы почвы необходимы для определения скважности (пористости) и содержания в почве воздуха. По данному показателю можно судить о минералогическом составе почвы и содержанию в ней органического вещества. Плотность твердой фазы почв зависит от их минералогического состава и содержания гумуса. В практике почвоведения плотностью твердой фазы называют отношение массы сухой почвы к массе равного обўема воды при t= 4°С. Данный показатель зависит от минералогического состояния почвы и содержания в ней органического вещества. Чем больше в почве тяжелых минералов, тем выше плотность ее твердой фазы. На величину плотности почвы влияют механический состав, содержание гумуса и структурное состояние почвы. Под действием агротехнических приемов обработки почвы верхние горизонты окультуренных почв имеют более низкую плотность почвы. В целом, плотность твердой фазы почвы – величина довольно стабильная и в минеральных горизонтах большинства почв находится в пределах 2,4-2,7 г/см3, в торфяных почвах -1,4-1,8 г/см3.

Сложение почвы определяется взаимным расположением ее частиц и комочков. Плотностью сложения (или просто плотностью) почвы (dv) принято называть масса единицы объёма абсолютно сухой почвы в естественном состоянии. При ее определении учитывается не только объём твердой фазы почвы, но и объём пор. Размещено на реф.рфОна выражается в г/см3. Этот показатель довольно динамичен и зависит от минералогического состава почвы, размера почвенных частиц, содержания органического вещества, структурного состояния и пористости. Большое влияние на его значение оказывает обработка почвы. Сложение почвы выражает степень ее плотности или рыхлости, а также характер ее пористости. Принято различать сложение почвы:

- очень плотное (слитное) – почва не поддается лопате. Такую плотность имеют иллювиальные горизонты солонцов в сухом состоянии;

- плотное – почва с трудом поддается действию лопаты. Такую плотность имеют иллювиальные горизонты суглинистых и глинистых почв;

- рыхлое – лопата легко входит в почву, которая при выбрасывании рассыпается. Такое сложение наблюдается в верхних горизонтах суглинистых и глинистых почв с хорошо выраженной комковато-зернистой структурой;

- рассыпчатая – почва обладает сыпучестью, характерна для пахотных горизонтов песчаных и супесчаных почв;

- ячеистая, обусловлена деятельностью дождевых червей.

По характеру пористости можно различать:

- тонкопористое сложение, когда почва пронизана порами не более 1 мм в поперечнике;

- пористое – поперечник составляет 1-3 мм;

- губчатое – преобладают полы 3-5 мм в поперечнике;

- ноздреватое - почва содержит полости 5-10 мм в поперечнике;

- ячеистое – преобладают полости свыше 10 мм в поперечнике;

- трубчатое – поры или полости соединяются в канальцы.

Наиболее благоприятная для того или иного растения плотность сложения почвы принято называть оптимальной. К основным агротехническим мероприятиям, направленным на достижение оптимальных параметров плотности сложения почвы, относятся ее глубокое рыхление и внесение органических удобрений. Объем любой почвы можно разделить на две части: объём твердой фазы и объём пор, которые в свою очередь бывают заполнены водой или воздухом.

Пористость (скважность). В результате неплотного прилегания частиц почвы друг к другу между ними остаются промежутки или поры, которые делятся на капиллярные и некапиллярные. Капиллярные поры- это поры, находящиеся между мельчайшими почвенными частицами и в которых вода передвигается под действием капиллярных сил. Некапиллярные поры расположены между структурными отдельностями или крупными механическими элементами почвы. Пористость - ϶ᴛᴏ суммарный объём пор в единице объёма почвы. Выражается в процентах от объёма. Пористость играет важную роль в водно-воздушном режимах почвы и зависит от минералогического состава, содержания гумуса, механического состава и плотности почвы.

Учитывая зависимость отвеличины пор различают капиллярную и некапиллярную пористость. Сумма объёмов всех капиллярных промежутков образует капиллярную пористость, некапиллярных промежутков – некапиллярную. Достаточное количество некапиллярных промежутков обусловливает хороший газообмен почвы с атмосферным воздухом и улучшает проникновение воды вглубь нее. В некапиллярных промежутках содержится воздух, а в капиллярных – влага. Самые благоприятные условия увлажнения и воздухообеспеченности складываются в почвах, когда некапиллярная пористость менее 20-25% от общей пористости. Такое соотношение достигается путем создания прочной почвенной структуры и рациональной механической обработки почвы. Для оценки пористости почвы Н.А.Качинский предложил следующие критерии (таблица).

referatwork.ru

Реферат - Основные свойства и состав почвы

Содержание

Cостав почвы

Состав и свойства почвы

Типы почв по механическому составу

Список использованной литературы

Почва — это поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействий, живых микроорганизмов, горных пород и является самостоятельной экосистемой.

Важнейшим свойством почвы является плодородие почвы, т.е. способность обеспечить рост и развитие растений. Это свойство представляет исключительную ценность для жизни человека и других организмов. Почва является составной частью биосферы и энергии в природе и поддерживает газовый состав атмосферы.

Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей. Соотношение их неодинаково не только в разных почв, но в различных горизонтах одной и той же почвы. Закономерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов то верхних горизонтов почвы к нижним и увеличение интенсивности преобразования компонентов материнской породы от нижних и горизонтов к верхним. В твердой части преобладают минеральные вещества. Первичные минералы (кварц, полевые шпаты, роговые обманки, слюды и др.) вместо с обломками горных пород образуют крупные фракции; вторичные минералы (гидрослюды, монтмориллонит, каолинит и др.), формирующиеся в процессе выветривания, — более тонкие. Рыхлость сложения почвы обусловливают состава ее твердой части, включающей частицы разного размера (от коллоидов почвы, измеряемых сотыми долями мк, до обломков диаметром в несколько десятков см). Основную массу почв составляет обычно мелкозем — частицы менее 1 мм

Твердые частицы в естественном залегании заполняются не весь объем почвенной массы, а лишь некоторую его часть; др. часть составляют поры — промежутки различного размера и формы между частицами и их агрегатами. Суммарный объем пор называется пористостью почвы. Для большинства минеральных почв эта величина варьирует в пределах от 40 до 60%. В органогенных (торфяных) почвах она возрастает до 90%, в заболоченных, оглеенных, минеральных — уменьшается до 27%. От пористости зависят водные составы почвы (водопроницаемость, водоподъемная способность, влагоемкость) и плотность почвы. В порах находятся почвенный раствор и почвенный воздух. Соотношение их непрерывность меняется вследствие поступления в почву атмосферу осадков, иногда оросительных и грунтовых вод, а также расхода влаги — почвенного стока, испарения (отсасывание корнями растений) и др.

Освобождающееся от воды поровое пространство заполняется воздухом. Этими явлениями определяется воздушный и почвенный режим почвы. Чем больше поры заполнены влагой, тем затруднительнее газовый обмен (особенно О2 и СО2) между почвой и атмосферой, тем медленнее протекают в почвенной массе процессы окисления и быстрее — процессы восстановления. В порах также обитают почвенные микроорганизмы. Плотность почвы (или объемная масса) в ненарушенном сложении определяется пористостью и средней плотностью твердой фазы. Плотность минеральных почв от 1 до 1,6 г/см3, реже 1,8г/см3, заболоченных оглеенных — до 2 г/см3, торфяных — 0,1-0,2 г/см2.

С дисперсностью сопряжена большая суммарная поверхность твердых частиц: 3-5 м2/г у песчаных почв, 30-150 м2/г у супесчаных, до 300-400 м2/г у глинистых. Благодаря этому почвенные частицы, особенно коллоидная и илистая фракции, обладают поверхностной энергией, которая проявляется в поглотительной способности почвы и буферности почвы.

Минеральный состав твердой части почвы во многом определяет ее плодородие. Органических частиц (растительные остатки) содержится немного, и только торфяные почвы почти полностью состоят из них. В состав минеральных веществ входят: Si, Al, Fe, K, N, Mg, Ca, P, S; значительно меньше содержится микроэлементов: Сu, Mo, I, B, F, Pb и др. Подавляющее большинство элементов находится в окисленной форме. Во многих почвах, преимущественно в почвах недостаточно увлажняемых территорий, содержится значительное количество СаСО3 (особенно если почвы образовались на карбонатной породе), в почвах засушливых областей — СаSO4 и др. более легко растворимые соли; почвы влажных тропических областей обогащены Fe и Al. Одна реакция этих общих закономерностей зависит от состава почвообразующих пород, возраста почвы, особенностей рельефа, климата и т.д. Например, на основных изверженных породах формируются почвы более богатые Al, Fe, щелочноземельными и щелочными металлами, а на породах кислого состава — Si. Во влажны тропиках на молодой коре выветривания почв значительно беднее окисями железа и алюминия, чем на более древних, и по содержанию сходны с почвой умеренных широт. На крутых склонах, где эрозионные процессы весьма активны, состав твердой части почвы незначительно отличается от состава почвообразующих пород. В засоленных почвах содержится много хлоридов и сульфатов (реже нитратов и бикарбонатов) кальция, магния, что связано с исходной засоленностью материнской породы, с поступлением этих солей из грунтовых вод или в результате почвообразования.

В состав твердой части почвы входит органическое вещество, основная (80 — 90%) часть которого представлена сложным комплектом из гумусовых веществ, или гумуса. Органическое вещество состоит также из соединений растительного, животного и микробного происхождения, содержащих клетчатку, лигнин, белки, сахара, смолы, жиры, дубильные вещества и т.д. и промежуточные продукты их разложения. При разложении органических веществ в почве содержащийся в них азот переходит в формы, доступные растениям. В естественных условиях они являются основным источником азотного питания растительных организмов. Многие органические вещества участвуют в создании органо-минеральных структурных отдельностей (комочков). Возникающая теоретическая структура почвы во многом определяет ее физические свойства, а также водный, воздушный и тепловой режимы. Органо — минеральные соединения представлены солями, глинисто — гумусовыми комплексами, комплексными и внутрикомплексными (хелаты) соединениями гумусовых кислот с рядом элементов (в их числе Al и Fe). Именно в этих формах последние перемещаются в почву.

Жидкая часть, т.е. почвенный раствор, — активный компонент почвы, осуществляющий перенос веществ внутри нее, вынос из почвы и снабжение растений водой и растворенными элементами питания. Обычно содержит ионы, молекулы, коллоиды и более крупные частицы, превращаясь иногда в суспензию.

Газовая часть или почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Количество и состав почвенного воздуха, в который входят N2, O2, CO2, летучие органические соединения и пр., постоянны и определяются характером множества протекающих в почве химических, биохимических процессов. Например количество СО2 в почвенном воздухе существенно меняется в годовом и суточном циклах вследствие различной интенсивности выделения газа микроорганизмами и корнями растений. Газообмен между почвенным воздухом и атмосферой происходит преимущественно в результате диффузии СО2 из почвы в атмосферу и О2 в противоположном направлении.

Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли и др.) и представлений многих групп беспозвоночных животных — простейших, червей, моллюсков, насекомых и их роющих позвоночных и др. Активная роль живых организмов в формировании почвы определяет принадлежность ее к биокосным природным телам — важнейшим компонентам биосферы.

Химический состав почвы оказывает влияние на состояние здоровья человека через воду, растения и животных. Недостаток или избыток определенных химических элементов в почве бывает столь велик, что приводит к нарушению обмена веществ, вызывает или способствует развитию серьезных заболеваний. Так, широко распространенное заболевание эндемический (местный) зоб связано с недостатком йода в почве. Малое количество кальция при избытке стронция служит причиной уровской болезни. Недостаток фтора приводит к кариесу зубов. При высоком содержании фтора (свыше 1,2 мг/л) нередко возникают заболевания костной системы (флюароз).

Почва представляет собой сложную природную систему, где под влиянием живых организмов и других факторов происходят образование и разрушение сложных органических соединений. Минеральные вещества извлекаются растениями из почвы, входят в состав их собственных органических соединений, затем включаются в органические вещества тела сначала растительноядных, затем насекомоядных, хищных животных. После гибели растений и животных их органические соединения поступают в почву. Под воздействием микроорганизмов в результате сложных многоступенчатых процессов разложения эти соединения переходят в формы, доступные для усвоения растениями. Они частично входят в состав органических веществ, задерживаются в почве или удаляются с фильтрующимися и сточными водами. В результате происходит закономерных круговорот химических элементов в системе «почва — растения — (животные — микроорганизмы) — почва». Этот круговорот В.Р. Вильямс назвал малым, или биологическим. Благодаря малому круговороту веществ в почве постоянно поддерживается плодородие. В искусственных агроценозах такой круговорот нарушен, так как человек изымает значительную часть сельскохозяйственной продукции, используя ее для своих нужд. Из — за неучастия этой части продукции в круговороте почва становится малоплодородной. Чтобы избежать этого и повысить плодородие почвы в искусственных агроценозах, человек вносит органические и минеральные удобрения. Применяя необходимые севообороты, тщательно обрабатывая и удобряя почву, человек повышает ее плодородие столь значительно, что большинство современных обрабатываемых почв следует считать искусственными, созданными при участии человека. Таким образом, в одних случаях воздействие человека на почвы приводит к повышению их плодородия, в других — к ухудшению, деградации и гибели.

В почвоведении принята классификация почв по механическому составу разработана Качинским, по которой все почвы подразделяются в зависимости от содержания в них физической глины, т.е. частиц, диаметр которых менее 0,01мм. Для каждого типа почвообразования нормы содержания физической глины не однократны.

Классификация почв по механическому составу. (Н.А. Качинский, 1965)

Краткое название почв по механическому составу	Подзолистый тип почвы	Степной, красноземы и желтоземы типы почв	Солонцы и сильно солонцеватые типы почв
Песок рыхлый	0-5	0-5	0,5
Песок связный	5-10	5-10	5-10
Супесь	10-20	10-20	10-15
Суглинок легкий	20-30	20-30	15-20
Суглинок средний	30-40	30-45	20-30
Суглинок тяжелый	40-50	45-60	30-40
Глина легкая	50-65	60-75	40-50
Глина средняя	65-80	75-85	50-65
Глина тяжелая	Больше 80	Больше 85	Больше 65

Механический состав почвы является важной характеристикой, необходимой для определения ценности почвы, ее плодородия, способ механические свойства почвы: влажность, водопроницаемость, порозность, воздушный и тепловой режим и др. В полевых условиях определение механического состава производится по степени пластичности — наощупь. При известном навыке почвы можно достаточно четко разделить на глинистые, суглинистые, песчаные:

Песчаные почвы — бесструктурные, не обладают связностью, сыпучи, при большом увлажнении можно скатать в шарик.

Супесчаные почвы — в сухом состоянии сыпучи, бесструктурные, во влажном состоянии легко скатываются в шар, но «шнура» или «колбаски» не образуют.

Суглинистые почвы — в сухом состоянии легко втираются в кожу, во влажном состоянии пластичными пластичны и легко раскатываются в «шнур» или «колбаску». Чем тоньше «шнур» или «колбаска», тем данная почва ближе к глине.

Глинистые — в сухом состоянии при растирании на ладони дают тонкий однородный порошок (пудру), хорошо втираются в кожу, во влажном состоянии раскатываются в длинный тонкий «шнур», легко сворачиваемый в кольцо без трещин.

Окончательное название почвы по механическому составу производится в лаборатории при помощи специального анализа, и на основании этого дается название почвы. Общий анализ почвы по механическому составу дается по данным механического анализа верхнего горизонта (0-25см). Например, чернозем южный глинистый.

Сложение почвы. Под сложением почвы понимают внешнее выражение степени и характера ее плотности. Сложение оказывает большое влияние на сопротивление почвы почвообрабатывающим орудием, но ее водопроницаемость и в значительной степени на глубину проникновения в нее корней растений.

Порозность почвы. Почвенные частички и структурные элементы, входящие в состав почвы, прилегают друг к другу не всеми своими плоскостями, а лишь отдельными точками или гранями, вследствие чего сама почва приобретает характер пористого тела, пронизанного целой системой трещин, пор ячеек, пустот. Общий объем всех воздушных пор, полостей, трещин и пр. в определенном объеме почвы называют порозностью или скважностью почвы. Суммарный объем почвенных пор составляет от 25 до 60% объема почвы.

На порозность почвы большое влияние оказывает, прежде всего, структурное строение почвы: чем почвы структурнее, тем общая порозность больше (поскольку, помимо заключенных в комках пор, эти почвы имеют промежутки, находящиеся между структурными отдельностями). Всякое разрушение почвенной структуры, могущее произойти в результате воздействия на почву природных факторов или вследствие неправильной обработки почв, ведет за собой уменьшение общей порозности почвы. Заметное влияние на порозность почв оказывает также органическое вещество почв: чем органического вещества больше, тем больше порозности (так, например, порозность песка около 30%, а торфа — около 85%). Порозность заметно меняется в зависимости от глубины почвенного слоя в верхних слоях она больше, в нижних — меньше. Объясняется это большим содержанием гумуса и лучшей структурой верхних горизонтов, большим воздействием на верхние слои почвы корней растений и роющих животных, а также меньшим давлением вышележащих слоев.

Размеры почвенных полостей различны, начиная от тончайших, так называемых капилляров, и кончая порами с диаметром 10 мм и крупнее. В связи с этим, помимо общей скважности, различают еще капиллярную и некапиллярную скважность почвы. Во всякой почве всегда есть оба вида скважности, причем преобладание того или иного вида зависит от механического и структурного состава почв.

Каждый вид скважности имеет различное значение в почвообразовательных процессах: капиллярная порозность, обычно заполненная водой, затрудняет свободный доступ воздуха в почву и продвижение атмосферной влаги из верхних горизонтов в нижние. Наличие же некапиллярной скважности устраняет эти нежелательные явления, создавая благоприятные условия как для почвообразовательных процессов, так и для развития растений.

1. Атлас природных условий и естественных ресурсов Украинской ССР, М. 1978 г.

2. Карпачевский Л.О. Зеркало ландшафта. М., Мысль, 1983 г.

3. Ковда В.А. Основные учения о почвах. КН. 1-2, М., 1973 г.

4. Почвоведение (под ред. Ковды Б.Г., Розанова) М., Высшая школа. 1988 г.

5. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. М., 1972 г.

www.ronl.ru

Физико-химические свойства почвы | Бесплатные курсовые, рефераты и дипломные работы

Физико-химические свойства почв – совокупность свойств, определяющих способность почвы поддерживать физико-химическое равновесие между фазами почв, составом почвенных растворов и поглощенных оснований в почвенном поглощающем комплексе, кислотно- щелочной и окислительно-восстановительный потенциал, состав и количество доступных растению питательных веществ, буферность почв — способность противостоять изменению свойств почвы при поступлении в нее веществ извне. Каждый тип почв характеризуется своими показателями физико-химических свойств, отличающих его от других типов, что используется в диагностике почв при их классификации.

Поглотительной способностью почвы называется свойство задерживать или поглощать различные вещества, взаимодействующие и … соприкасающиеся с ее твердой фазой. Почва способна задерживать или поглощать газы, различные соединения из растворов, минеральные или органические частицы, микроорганизмы и суспензии. Почвой энергично поглощаются и сохраняются главные элементы питания растений – K, N, Ca, Mg, P.

Механическая поглотительная способность – свойство почвы механически задерживать взвешенные в воде вещества, обусловлена механическим составом, структурой, сложением, пористостью и капиллярностью почвы. Почва как фильтр, способна закреплять фильтрующиеся через нее частицы в зависимости от их размеров, диаметров и расположения. Эта способность используется при кольматировании (заилении) песчаных почв и очистке бытовых и технических сточных вод.

Физическая поглотительная способность – свойство почвы поглощать из раствора молекулы электролитов, продукты гидролитического расщепления солей слабых кислот и сильных оснований, а также коллоиды при их коагуляции. При физическом поглощении происходит аполярная абсорция (сгущение молекул на поверхности раздела двух фаз – твердой и жидкой, твердой и газообразной), определяемая наличием ненасыщенной энергии на поверхности почвенных частиц. Эта энергия тем больше, чем тоньше механический состав почвы. Физическая поглотительная способность выше у суглинистых почв и слабее у песчаных. Физическое поглощение защищает водорастворимые соединения от вымывания. Такое поглощение нередко сопровождается коагуляцией коллоидных веществ под воздействием электролитов, что также предохраняет от вымывания водорастворимые соединения. Вот почему химическими мелиорациями можно способствовать коагуляции коллоидов и противодействовать пептизации их.

Химическая поглотительная способность – свойство почвы удерживать ионы в результате образования нерастворимых или труднорастворимых солей. Она заключается в выпадении из почвенных растворов осадков и закрепления их в почве. При взаимодействии растворимых и среднерастворимых солей возникают труднорастворимые соли, которые и присоединяются к твердой фазе почвы. Химическое поглощение происходит в том случае, если анион раствора дает нерастворимое соединение с ионами, находящимися на поверхности твердых частиц почвы.

Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность – свойство почвы обменивать некоторую часть катионов и в меньшей степени анионов из соприкасающихся растворов. Здесь наблюдается физическое и химическое поглощение. Происходит эквивалентный обмен катиононами. Катионы из раствора переходят в слой компенсирующих ионов мицелл почвенных коллоидов, а катионы из слоя компенсирующих ионов – в раствор. Изменяя искусственно реакцию почвенных растворов, можно направленно воздействовать на емкость поглощения, а из необменного состояния катионы перевести в обменные. Перевод в необменное состояние катионов совершается при периодическом высушивании почвы, что объясняется старением и частичной кристаллизацией гелей коллоидов.

Биологическая поглотительная способность связана с жизнедеятельностью организмов почвы (главным образом микрофлоры), которые усваивают и закрепляют в своем теле различные вещества, а при отмирании обогащают ими почву. Растворимые соединения, поступающие из раствора, а также вещества, ассимилируемые организмами из твердой и газообразной фазы почвы, переходят в нерастворимую форму в теле организмов. Благодаря такому поглощению в почве аккумулируются необходимые для растений элементы зольного и азотного питания. Это избирательная поглотительная способность по отношению к элементам питания растений. Особенно большое значение имеет для улучшения бедных питательными веществами легкопромываемых почв.

Почва задерживает бактерии и адсорбирует их как физическая среда. Это свойство более выражено у суглинистых и меньше у песчаных почв. Адсорбирующая способность почв различна по отношению к разным видам бактерий.

Поглотительная способность почв сильнее проявляется в условиях оптимальной влажности почв, когда накапливается перегной и элементы пищи растений и повышается плодородие почв.

Химические свойства почвы определяются процессами, происходящими в основном между ее твердой и жидкой фазами. По закону действующих масс в почве образуются и поступают в раствор различные вещества, в ней устанавливается подвижное равновесие между твердой частью и почвенным раствором. При уменьшении концентрации такого раствора часть веществ поступает в него из твердой фазы почвы и, наоборот, при увеличении концентрации часть веществ выпадает из раствора, присоединяясь к твердой фазе почвы.

В почвенной воде растворимы различные соли и кислоты, которые представляют так называемый почвенный раствор. Он образуется в процессе почвообразования в течение длительного времени в результате движения воды в почве и смачивания ее. Соли растворяются под действием кислот, коалинизации, окислительно- восстановительных процессов, гидролиза веществ и т.д. Почвенный раствор по составу и концентрации определяется взаимодействием почвы, воды и организмов, которое состоит в растворении минеральных и органических веществ, пептизации, коагуляции и обмене ионами растворов с почвенными коллоидами.

Реакция почвенного раствора создается при взаимодействии почвы с водой или растворами солей, характеризуется концентрацией водородных и гидроксильных ионов. Реакция может быть кислой, щелочной или нейтральной. В последнем случае концентрация ионов Н+ и ОН- одинакова. Реакция почвенного раствора выражается символом рН – десятичным логарифмом с обратным знаком, показывающим степень концентрации Н в почвенном растворе, или количеством Н- иона в листе раствора.

Различают активную (актуальную) и потенциальную кислотность. Активная кислотность возникает за счет слабых кислот (главным образом углекислоты, органических кислот), а также кислых солей и минеральных кислот, особенно h3SO4 . Эта кислотность обнаруживается действием воды на почву, поглощающий коллоидный комплекс которой не насыщен основаниями.

Способность почвенной суспензии противостоять изменению ее активной реакции (рН) при внесении в почву кислот или щелочей называется буферным действием. В следствие буферности почва обладает относительно устойчивой реакцией почвенного раствора. Буферное действие присуще твердой фазе почвы и зависит от ее химического, коллоидного и механического состава.

refac.ru

Основные свойства и состав почвы

Содержание

Cостав почвы

Состав и свойства почвы

Типы почв по механическому составу

Список использованной литературы

Cостав почвы

Почва - это поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействий, живых микроорганизмов, горных пород и является самостоятельной экосистемой.

Состав и свойства почвы

Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей. Соотношение их неодинаково не только в разных почв, но в различных горизонтах одной и той же почвы. Закономерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов то верхних горизонтов почвы к нижним и увеличение интенсивности преобразования компонентов материнской породы от нижних и горизонтов к верхним. В твердой части преобладают минеральные вещества. Первичные минералы (кварц, полевые шпаты, роговые обманки, слюды и др.) вместо с обломками горных пород образуют крупные фракции; вторичные минералы (гидрослюды, монтмориллонит, каолинит и др.), формирующиеся в процессе выветривания, - более тонкие. Рыхлость сложения почвы обусловливают состава ее твердой части, включающей частицы разного размера (от коллоидов почвы, измеряемых сотыми долями мк, до обломков диаметром в несколько десятков см). Основную массу почв составляет обычно мелкозем - частицы менее 1 мм

Твердые частицы в естественном залегании заполняются не весь объем почвенной массы, а лишь некоторую его часть; др. часть составляют поры - промежутки различного размера и формы между частицами и их агрегатами. Суммарный объем пор называется пористостью почвы. Для большинства минеральных почв эта величина варьирует в пределах от 40 до 60%. В органогенных (торфяных) почвах она возрастает до 90%, в заболоченных, оглеенных, минеральных - уменьшается до 27%. От пористости зависят водные составы почвы (водопроницаемость, водоподъемная способность, влагоемкость) и плотность почвы. В порах находятся почвенный раствор и почвенный воздух. Соотношение их непрерывность меняется вследствие поступления в почву атмосферу осадков, иногда оросительных и грунтовых вод, а также расхода влаги - почвенного стока, испарения (отсасывание корнями растений) и др.

Освобождающееся от воды поровое пространство заполняется воздухом. Этими явлениями определяется воздушный и почвенный режим почвы. Чем больше поры заполнены влагой, тем затруднительнее газовый обмен (особенно О2 и СО2) между почвой и атмосферой, тем медленнее протекают в почвенной массе процессы окисления и быстрее - процессы восстановления. В порах также обитают почвенные микроорганизмы. Плотность почвы (или объемная масса) в ненарушенном сложении определяется пористостью и средней плотностью твердой фазы. Плотность минеральных почв от 1 до 1,6 г/см3, реже 1,8г/см3, заболоченных оглеенных - до 2 г/см3, торфяных - 0,1-0,2 г/см2.

Минеральный состав твердой части почвы во многом определяет ее плодородие. Органических частиц (растительные остатки) содержится немного, и только торфяные почвы почти полностью состоят из них. В состав минеральных веществ входят: Si, Al, Fe, K, N, Mg, Ca, P, S; значительно меньше содержится микроэлементов: Сu, Mo, I, B, F, Pb и др. Подавляющее большинство элементов находится в окисленной форме. Во многих почвах, преимущественно в почвах недостаточно увлажняемых территорий, содержится значительное количество СаСО3 (особенно если почвы образовались на карбонатной породе), в почвах засушливых областей - СаSO4 и др. более легко растворимые соли; почвы влажных тропических областей обогащены Fe и Al. Одна реакция этих общих закономерностей зависит от состава почвообразующих пород, возраста почвы, особенностей рельефа, климата и т.д. Например, на основных изверженных породах формируются почвы более богатые Al, Fe, щелочноземельными и щелочными металлами, а на породах кислого состава - Si. Во влажны тропиках на молодой коре выветривания почв значительно беднее окисями железа и алюминия, чем на более древних, и по содержанию сходны с почвой умеренных широт. На крутых склонах, где эрозионные процессы весьма активны, состав твердой части почвы незначительно отличается от состава почвообразующих пород. В засоленных почвах содержится много хлоридов и сульфатов (реже нитратов и бикарбонатов) кальция, магния, что связано с исходной засоленностью материнской породы, с поступлением этих солей из грунтовых вод или в результате почвообразования.

В состав твердой части почвы входит органическое вещество, основная (80 - 90%) часть которого представлена сложным комплектом из гумусовых веществ, или гумуса. Органическое вещество состоит также из соединений растительного, животного и микробного происхождения, содержащих клетчатку, лигнин, белки, сахара, смолы, жиры, дубильные вещества и т.д. и промежуточные продукты их разложения. При разложении органических веществ в почве содержащийся в них азот переходит в формы, доступные растениям. В естественных условиях они являются основным источником азотного питания растительных организмов. Многие органические вещества участвуют в создании органо-минеральных структурных отдельностей (комочков). Возникающая теоретическая структура почвы во многом определяет ее физические свойства, а также водный, воздушный и тепловой режимы. Органо - минеральные соединения представлены солями, глинисто - гумусовыми комплексами, комплексными и внутрикомплексными (хелаты) соединениями гумусовых кислот с рядом элементов (в их числе Al и Fe). Именно в этих формах последние перемещаются в почву.

Жидкая часть, т.е. почвенный раствор, - активный компонент почвы, осуществляющий перенос веществ внутри нее, вынос из почвы и снабжение растений водой и растворенными элементами питания. Обычно содержит ионы, молекулы, коллоиды и более крупные частицы, превращаясь иногда в суспензию.

Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли и др.) и представлений многих групп беспозвоночных животных - простейших, червей, моллюсков, насекомых и их роющих позвоночных и др. Активная роль живых организмов в формировании почвы определяет принадлежность ее к биокосным природным телам - важнейшим компонентам биосферы.

Почва представляет собой сложную природную систему, где под влиянием живых организмов и других факторов происходят образование и разрушение сложных органических соединений. Минеральные вещества извлекаются растениями из почвы, входят в состав их собственных органических соединений, затем включаются в органические вещества тела сначала растительноядных, затем насекомоядных, хищных животных. После гибели растений и животных их органические соединения поступают в почву. Под воздействием микроорганизмов в результате сложных многоступенчатых процессов разложения эти соединения переходят в формы, доступные для усвоения растениями. Они частично входят в состав органических веществ, задерживаются в почве или удаляются с фильтрующимися и сточными водами. В результате происходит закономерных круговорот химических элементов в системе "почва - растения - (животные - микроорганизмы) - почва". Этот круговорот В.Р. Вильямс назвал малым, или биологическим. Благодаря малому круговороту веществ в почве постоянно поддерживается плодородие. В искусственных агроценозах такой круговорот нарушен, так как человек изымает значительную часть сельскохозяйственной продукции, используя ее для своих нужд. Из - за неучастия этой части продукции в круговороте почва становится малоплодородной. Чтобы избежать этого и повысить плодородие почвы в искусственных агроценозах, человек вносит органические и минеральные удобрения. Применяя необходимые севообороты, тщательно обрабатывая и удобряя почву, человек повышает ее плодородие столь значительно, что большинство современных обрабатываемых почв следует считать искусственными, созданными при участии человека. Таким образом, в одних случаях воздействие человека на почвы приводит к повышению их плодородия, в других - к ухудшению, деградации и гибели.

Типы почв по механическому составу

Классификация почв по механическому составу. (Н.А. Качинский, 1965)

Краткое название почв по механическому составу	Подзолистый тип почвы	Степной, красноземы и желтоземы типы почв	Солонцы и сильно солонцеватые типы почв
Песок рыхлый	0-5	0-5	0,5
Песок связный	5-10	5-10	5-10
Супесь	10-20	10-20	10-15
Суглинок легкий	20-30	20-30	15-20
Суглинок средний	30-40	30-45	20-30
Суглинок тяжелый	40-50	45-60	30-40
Глина легкая	50-65	60-75	40-50
Глина средняя	65-80	75-85	50-65
Глина тяжелая	Больше 80	Больше 85	Больше 65

Механический состав почвы является важной характеристикой, необходимой для определения ценности почвы, ее плодородия, способ механические свойства почвы: влажность, водопроницаемость, порозность, воздушный и тепловой режим и др. В полевых условиях определение механического состава производится по степени пластичности - наощупь. При известном навыке почвы можно достаточно четко разделить на глинистые, суглинистые, песчаные:

Песчаные почвы - бесструктурные, не обладают связностью, сыпучи, при большом увлажнении можно скатать в шарик.

Супесчаные почвы - в сухом состоянии сыпучи, бесструктурные, во влажном состоянии легко скатываются в шар, но "шнура" или "колбаски" не образуют.

Суглинистые почвы - в сухом состоянии легко втираются в кожу, во влажном состоянии пластичными пластичны и легко раскатываются в "шнур" или "колбаску". Чем тоньше "шнур" или "колбаска", тем данная почва ближе к глине.

Глинистые - в сухом состоянии при растирании на ладони дают тонкий однородный порошок (пудру), хорошо втираются в кожу, во влажном состоянии раскатываются в длинный тонкий "шнур", легко сворачиваемый в кольцо без трещин.

На порозность почвы большое влияние оказывает, прежде всего, структурное строение почвы: чем почвы структурнее, тем общая порозность больше (поскольку, помимо заключенных в комках пор, эти почвы имеют промежутки, находящиеся между структурными отдельностями). Всякое разрушение почвенной структуры, могущее произойти в результате воздействия на почву природных факторов или вследствие неправильной обработки почв, ведет за собой уменьшение общей порозности почвы. Заметное влияние на порозность почв оказывает также органическое вещество почв: чем органического вещества больше, тем больше порозности (так, например, порозность песка около 30%, а торфа - около 85%). Порозность заметно меняется в зависимости от глубины почвенного слоя в верхних слоях она больше, в нижних - меньше. Объясняется это большим содержанием гумуса и лучшей структурой верхних горизонтов, большим воздействием на верхние слои почвы корней растений и роющих животных, а также меньшим давлением вышележащих слоев.

Список использованной литературы

Атлас природных условий и естественных ресурсов Украинской ССР, М. 1978 г.
Карпачевский Л.О. Зеркало ландшафта. М., Мысль, 1983 г.
Ковда В.А. Основные учения о почвах. КН. 1-2, М., 1973 г.
Почвоведение (под ред. Ковды Б.Г., Розанова) М., Высшая школа. 1988 г.
Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. М., 1972 г.

topref.ru

Реферат - Определение основных физических свойств почвы.

Температуру почвы в гигиенических целях измеряют при выборе мест для устройства летних лагерей, тырл или стойбищ животных ранней весной или поздней осенью, на пастбищах и в загонах с помощью специальных термометров. Кроме этого органолептически определяют цвет и запах почвы и ее водные свойства: водоподъемную способность (капиллярность), фильтрационную способность (водопроницаемость), объем пор почвы, способность впитывать и удерживать влагу (влагоемкость).

Цветпочвы может быть темным (черным), светло-серым, светло-желтым и других оттенков в зависимости от количества находящихся в ней органических веществ и примесей.

Темная (черная) окраска указывает на содержание в почве большого количества органических веществ. При санитарной оценке такой почвы следует учитывать, что окраску почве придает гумус (перегной) в результате внесения больших доз навоза. В таких почвах патогенные микроорганизмы встречаются чаще.

Почвы, бедные гумусом, органическими веществами, имеют светло-серую (подзолистые) или светло-желтую (песчаные, глинистые) окраску, содержат малые количества биологически активных минеральных соединений.

Запахпочвы можно определить непосредственно на месте, при взятии пробы. Для этого пробу почвы помещают в колбу, заливают горячей водой, закрывают пробкой и встряхивают, затем открывают пробку и определяют запах.

Чистая, незагрязненная почва не имеет запаха. Гнилостный, аммиачный, сероводородный и другие запахи свидетельствуют о загрязнении почвы навозом, мочой, неочищенными сточными водами, трупными остатками животных.

Водоподъемная способность (капиллярность) почвы зависит от ее механического состава, т. е. чем меньше размер частиц почвы, тем выше подъем влаги по капиллярам. Высокая капиллярность нередко служит основной причиной сырости почвы, помещений, если не приняты соответствующие меры (гидроизоляция).

Водоподъемную способность почвы определяют в лабораторных условиях. Для этого в штатив устанавливают стеклянные трубки диаметром 2,5—3 см (с сантиметровыми делениями и длиной 1 м). Нижние концы трубок обвязывают полотном. Каждую трубку заполняют исследуемой почвой, нижние концы трубок погружают в стаканы или ванночки с водой на глубину 0,5 см (рис. 2).

Рис. 2. Установка для определения водоподъемной способности почвы.

В зависимости от размера частиц, а отсюда и размера капилляров в почве вода с неодинаковой скоростью будет подниматься вверх. По изменению окраски увлажненной почвы в трубках следят за скоростью и высотой поднявшейся по капиллярам воды, отмечая ее уровень через 5, 10, 30 и 60 мин и далее через каждый час до прекращения подъема уровня. По 3—5 пробам почвы получают результаты ее водоподъемной способности.

Фильтрационная способиость (водопроиицаемость)почвы — скорость просачивания воды через почвы различных типов — зависит от их структуры. Водопроницаемость имеет большое санитарно-гигиеническое значение, поскольку определяет водно-воздушный режим почвы.

Для определения водопроницаемости сухой измельченной почвы берут стеклянную трубку диаметром 3—4 см и длиной 25—30 см (рис. 3). Отмерив от нижнего конца трубки 20 и 24 см, отмечают эти уровни на стекле. Нижний конец трубки обвязывают тонким полотном и при встряхивании наполняют исследуемой почвой до нижней черты (на 20 см). Укрепив трубку в штативе вертикально, подставляют под ее нижний конец мерный цилиндр с воронкой. Мерный цилиндр должен быть одинакового диаметра с трубкой. На цилиндре делают отметку снизу на уровне 4 см. Зафиксировав время, осторожно наливают в трубку на почву слой воды высотой 4 см, все время поддерживая этот уровень над почвой.

Рис. 3. Установка для определения водопроницаемости сухой почвы.

Водопроницаемость выражают двумя показателями: временем, в течение которого вода пройдет через слой почвы толщиной 20 см, и временем, которое потребуется для накопления в цилиндре слоя воды высотой 4 см.

От объема пор почвызависит ее аэрация. Для определения объема пор почвы берут мерный цилиндр, наливают в него 50 мл воды и высыпают 50 мл исследуемой почвы. Смешав почву с водой, отмечают на цилиндре общий объем. В результате заполнения пространства водой (пор между частицами почвы) общий объем смеси будет меньше 100 мл. Разница между заданным объемом и фактическим составит объем пор почвы.

Пример расчета.

После смешивания 50 мл воды и 50 мл почвы объем составил 85 мл. Следовательно, поры почвы занимают объем 15 мл (100 — 85), или 30 %:

50-100

15-х

х= 15 х 100: 50 =30%.

Влагоемкость — способность почвы впитывать и удерживать в себе определенное количество воды. При большой влагоемкости уменьшается ее возможность воздухо- и водопроницаемости. На таких участках почвы нередко наблюдается отсыревание полов, стен, ограждающих конструкций помещений, замедляется разложение органических веществ.

Для определения влагоемкости почвы берут стеклянный цилиндр с сетчатым дном (рис. 4) и насыпают в него 100 г воздушно-сухой пробы. Цилиндр с почвой взвешивают. После этого погружают его в воду и наблюдают до появления воды в верхнем слое почвы. Это говорит о том, что часть воды впиталась почвой, находящейся в цилиндре. Вынув цилиндр из воды, ждут, пока полностью стечет не впитавшаяся вода. После этого цилиндр снова взвешивают. Разница между первым и вторым взвешиванием укажет массу влаги, удерживаемой исследуемой почвой.

Рис.4 Цилиндр с сетчатым дном для определения влагоемкости почвы.

www.ronl.ru

Водно-физические свойства почв — курсовая работа

Степень уплотнения слоёв водных молекул и испытываемое ими давление различны: в самом поверхностном слое при насыщении почвы до максимальной гигроскопичности осмотическое давление составляет около 50 атмосферосфер. По мере приближения слоёв к поверхности почвенной частицы испытываемое ими давление резко возрастает, достигая десятков тысяч атмосфер.

Культурным растениям гигроскопическая и максимально-гигроскопическая вода недоступны, так как осмотическое давление клеточного сока в их корнях ниже 50 атмосфер. Запас воды в почве в пределах максимальной гигроскопичности называют «мёртвым запасом». Некоторые солянки, в клеточном соке которых осмотическое давление повышается до 70 атмосфер и более, могут использовать часть максимальной гигроскопической воды.

2.5. Плёночная вода.

При насыщении почвы водой до максимальной гигроскопичности не исчерпывается полностью поверхностная энергия почвы. Если такую почву погрузить в воду, то мощность слоя адсорбированной воды вокруг почвенных частиц возрастёт. Добавочная вода сверх максимальной гигроскопической, которая адсорбируется почвой из жидкой фазы, будет плёночной водой.

Количество плёночной воды зависит от свойств почвы. Иногда плёночной воды в почве о весу столько же, сколько и максимальной гигроскопической, но чаще плёночной воды бывает значительно больше. Плёночная вода притягивается к почве меньшими силами, чем максимальная гигроскопическая, поэтому она меньше уплотнена. Это вода, рыхло связанная с почвой, слабо ориентированная. Поскольку осмотическое давление плёночной воды высокое и мобильность её низкая, она с трудом усваивается растениями.

А.Ф. Лебедев сумму двух форм воды – максимально гигроскопической и плёночной – объединил под названием максимальной молекулярной влагоёмкости. Для её нахождения существует 3 метода:

1) Метод увлажняемых высоких почвенных колонн;

2) Метод центрифугирования;

3) Метод плёночного равновесия.

В первом методе колонна однородного грунта подвергается сквозному промачиванию при подаче воды сверху. После стекания из колонны гравитационной воды она укладывается горизонтально и послойно определяется влажность почвы. Отрезок почвы в верхней части колонны (исключая поверхностный слой) будет содержать воду, соответствующую максимальной молекулярной влагоёмкости.

По второму методу эта величина находится путём центрифугирования смоченной почвы при ускорении силы тяжести в 18 000 – 20 000 g. Остаточная в почве вода характеризуется, как максимальная молекулярная влагоёмкость почвы.

В третьем методе максимальная молекулярная влагоёмкость определяется путём помещения сырого образца почвы между листами фильтровальной бумаги и последующего отжатия воды масляным прессом при давлении 66 кг/см. Предполагается, что в почве после отжатия лишней воды в подушки фильтровальной бумаги останется лишь вода, соответсвующая максимальной молекулярной влагоёмкости.

2.6. Капиллярная вода.

Новое качественное физическое состояние воды под землей возникает при условии полного заполнения пор. Если диаметр поры не превышает 1 мм (так называемые капиллярные поры), то вода будет находиться под влиянием молекулярных сил и сил поверхностного натяжения, получивших в данном случае название капиллярных сил.

Столбик воды, заполняющий капиллярную пору, ограничен сверху и снизу вогнутыми поверхностями - менисками. Каждый из этих менисков действует подобно всасывающему насосу, стремясь сдвинуть весь столбик воды в свою сторону. Пока пора заполнена водой на небольшом протяжении, действия верхнего и нижнего менисков уравновешивают друг друга, и вода остается неподвижной, находясь как бы в подвешенном состоянии. Такие висячие капиллярные воды очень распространены в природе. К ним в большинстве случаев относятся почвенные воды, обусловливающие влажность почвы и тогда, когда подпочва совершенно суха.

На некоторой глубине, где поры породы целиком заполнены жидкой водой, последняя может по капиллярным порам подниматься и в вышележащую часть породы, иногда довольно высоко. Это происходит потому, что в данном случае нижнего мениска в поре не существует, а верхний мениск как бы засасывает воду вверх с тем большей силой, чем тоньше пора. Поэтому величина капиллярного поднятия воды наибольшая в тонкозернистых, а следовательно, и тонкопористых породах - суглинках и глинах - и значительно меньше в песках. В галечниках капиллярное поднятие практически отсутствует, так как подавляющее большинство пор здесь очень крупные. Под влиянием капиллярных сил глина всасывает в себя воду с силой, определяемой в 3 атмосферы, причем высота подъема воды достигает 30 м. В еще более мелкозернистой породе - литографском сланце — величина силы всасывания достигает 5 атмосфер и подъем воды в капиллярах может осуществляться на высоту до 50м.

Противоположное явление происходит в том случае, если порода с капиллярными порами будет сверху залита водой, имеющей свободную поверхность. Так бывает, например, после дождей, когда образуются лужи. В капиллярных порах породы под такими лужами нет верхних, а есть лишь нижние мениски. Они как бы засасывают воду на глубину, способствуя ее инфильтрации даже в слабопроницаемые породы. Это явление играет очень большую роль в образовании подземных вод за счет атмосферных осадков.

2.7. Гравитационная (свободная) вода.

Новое качественное состояние подземной воды наступает в крупнопористых породах, при диаметре пор более 1 мм. В таких порах даже при неполном заполнении их водой последняя начинает перемещаться под влиянием силы тяжести (гравитация), если толщина водной пленки, покрывающей стенки пор, достаточно велика. Тем более это касается случая полного заполнения крупных пор, когда вода практически целиком движется под воздействием силы тяжести, т. е. течет в сторону уклона ложа. Именно эти гравитационные воды только и являются водами свободными, тогда как капиллярные, а особенно пленочные воды все же, хотя и рыхло, но связаны с горной породой. Только гравитационные воды являются практически доступными для эксплуатации, как поддающиеся извлечению из горных пород с помощью вычерпывания, откачки и т. п. Ни капиллярная, ни тем более пленочная вода добываться из земных недр в качестве полезного ископаемого не может, так как технически доступными способами выделить ее в жидком состоянии нельзя. Когда говорят о подземных водах, то и имеют в виду именно гравитационные воды.

2.8. Твёрдая вода

В зонах промерзания почв играет большую роль в почвообразовательных процессах твёрдая вода. Свободная вода в незасоленной почве замерзает при отрицательных температурах, близких к 0°С. Отрицательные температуры, при которых замерзает капиллярная вода, возрастают по мере уменьшения диаметра капиллярных пор до десятков градусов. Эта закономерность определяет роль промораживания почвы в процессах структкрообразования. Промораживание оптимально смоченной почвы (не свыше общей её влагоёмкости) сопровождается улучшением структуры почвы: за счёт спрессования комков и зёрен водой, замёрзшей в крупных порах. Промораживание переувлажнённой почвы сопровождается разрывом льдом комков и зёрен и почти полным обесструкткриванием почвы. Кроме того, замёрзшая в таком состоянии почва весной до её оттаивания является абсолютным водоупором, в то время как структурная почва обладает даже в замёрзшем состоянии заметной водопроницаемостью.

В форме льда почва может накапливать значительные запасы воды, что является положительным для местностей с сухой весной. Однако этот же процесс на заболоченных территориях вызывает пучение грунтов.

2.9. Парообразная вода.

Так как влажность всех почв, за исключением самого поверхностного слоя, всегда выше максимальной гигроскопической, то относительная влажность воздуха в них на глубинах равна 100%. А так как упругость водяного пара, насыщающего пространство, повышается вместе с температурой, то в силу различий в упругости парообразная вода в почве будет передвигаться из слоёв более нагретых в слои менее нагретые. Выявление данной закономерности позволяет предугадывать размеры и направление конденсационных процессов в почве, что важно для познания водного и теплового режимов почв и для обеспечения почв влагой.

2.10. Внутриклеточная вода.

Содержится в отмерших и недоразложившихся остатках растений в почве, например в дерновых горизонтах и лесных подстилках, при запахивании сидератов, пласта трав и др. До высвобождения этой формы воды из клеток отмершей растительной ткани растениям она недоступна. Большой процент такой воды содержится в болотных почвах и особенно в недоразложившихся торфах.

2.11. Тяжёлая вода.

Тяжёлая вода (оксид дейтерия) имеет ту же химическую формулу, что и обычная вода, но вместо атомов водорода содержит два тяжёлых изотопа водорода — атомы дейтерия. Формула тяжёловодородной воды обычно записывается как DO или 2h3O. Внешне тяжёлая вода выглядит как обычная — бесцветная жидкость без вкуса и запаха.

По своим свойствам тяжелая вода заметно отличается от обычной воды. Реакции с тяжелой водой протекают медленнее, чем с обычной, константы диссоциации молекулы тяжёлой воды меньше таковых для обычной воды.

Молекулы тяжёловодородной воды были впервые обнаружены в природной воде Гарольдом Юри в 1932 году году. А уже в 1933 году Гильберт Льюис получил чистую тяжёловодородную воду путём электролиза обычной воды.

В природных водах соотношение между тяжёлой и обычной водой составляет 1:5500 (в предположении, что весь дейтерий находится в виде тяжёлой воды D2O, хотя на самом деле он частично находится в составе полутяжёлой воды HDO).

Тяжёлая вода токсична лишь в слабой степени, химические реакции в её среде проходят несколько медленнее, по сравнению с обычной водой, водородные связи с участием дейтерия несколько сильнее обычных. Эксперименты над млекопитающими показали, что замещение 25% водорода в тканях дейтерием приводит к стерильности, более высокие концентрации приводят к быстрой гибели животного. Однако, некоторые микроорганизмы способны жить в 70%-ной тяжёлой воде) (простейшие) и даже в чистой тяжёлой воде (бактерии). Человек может без видимого вреда для здоровья выпить стакан тяжёлой воды, весь дейтерий будет выведен из организма через несколько дней. В этом отношении тяжёлая вода менее токсична, чем, например, поваренная соль.

Тяжёлая вода накапливается в остатке электролита при многократном электролизе воды. На открытом воздухе тяжёлая вода быстро поглощает пары обычной воды, поэтому можно сказать, что она гигроскопична.

3. Водопроницаемость почвы.

От водопроницаемости зависит степень восприятия почвой атмосферных осадков или поливных вод, формирование поверхностного и внутрипочвенного стока воды, интенсивность процессов водной эрозии, формирование почвенных горизонтов и др.

Под водопроницаемостью почвы понимают способность почвы воспринимать воду, подаваемую с поверхности почвы, проводить эту воду от слоя к слою в ненасыщенных водой горизонтах и фильтровать воду сквозь определённую толщу горизонтов, вполне насыщенных водой.

Процесс восприятия воды сухой или ненасыщенной водой почвы называют впитыванием воды и измеряют его «коэффициентом впитывания», в отличие от «коэффициента фильтрации», которым характеризуют интенсивность прохождения воды сквозь почвенные или грунтовые слои, вполне насыщенные водой. Поверхностные горизонты почвы, первыми воспринимающие воду, насыщаются ею в первую очередь.

Фильтрацию воды в чистом виде можно наблюдать лишь на территориях, длительно заливаемых водой, например в днищах водоёмов, рек каналов и при сквозных промывках почв от солей. В агрономической практике в большинстве случаев сталкиваются с явлением впитывания воды почвой.

Выражают величину водопроницаемости почвы в мм или см водного столба в единицу времени; в л/м или в м/га.

Интенсивность и характер водопроницаемости почвы зависит от механического и химического их состава, от структурности, плотности сложения, порозности, влажности почв и длительности их увлажнения.

Водопроницаемость измельчённых почв в сильнейшей степени зависит от их механического состава, а песков – от крупности слагающих их зёрен. Наименее водопроницаемы глинистые почвы, средней водопроницаемостью обладают суглинки, а наиболее водопроницаемы – пески.

При определении и характеристике водопроницаемости почвы нужно иметь в виду следующие особенности этого свойства:

1) Водопроницаемость почвы весьма динамична и, как правило, уменьшается во времени. Причина динамичности водопроницаемости лежит в обесструктуривании и набухании почвы при длительном увлажнении, а также в возрастающем трении воды сперва о почву, а позже – о водные плёнки, покрывающие почвенные частицы, при охвате процессами смачивания или фильтрации всё большей и большей её толщи. Чем более водоупорны агрегаты почвы, тем менее динамична её водопроницаемость. Иногда закономерный характер изменения водопроницаемости почвы во времени нарушается наличием в почве защемлённого воздуха. По мере вытеснения его из почвы интенсивность водопроницаемости может временно возрастать. Но, в конечном счёте она во времени падает, стремясь к постоянной величине.

В целях правильной характеристики почвы со стороны её проницаемости это свойство нужно изучать в динамическом разрезе, продолжая наблюдение в течение нескольких часов, суток или даже месяцев.

2) Водопроницаемость почвы сильно варьирующее свойство. В зависимости от невыровненности сложения почвы, наличия в ней кротовин, червоточин, дендрин, трещин она может варьировать для одной и той же почвы в весьма широких пределах. Водопроницаемость характеризуется турбулентным (неравномерным) движением воды. Поэтому определять это свойство нужно обязательно с контролем.

referat911.ru

Смотрите также

..:::Новинки:::..

Windows Commander 5.11 Свежая версия.

Новая версия
IrfanView 3.75 (рус)

Обновление текстового редактора TextEd, уже 1.75a

System mechanic 3.7f
Новая версия

Обновление плагинов для WC, смотрим :-)

Весь Winamp
Посетите новый сайт.

WinRaR 3.00
Релиз уже здесь

PowerDesk 4.0 free
Просто - напросто сильный upgrade проводника.

..:::Счетчики:::..