Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Контрольная работа - Кислотность и щелочность почв. Физико-механические свойства почвы - файл 1.docx


Контрольная работа - Кислотность и щелочность почв. Физико-механические свойства почвы
скачать (45 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx46kb.16.11.2011 16:40скачать

содержание
Загрузка...

1.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Федеральное агентство по образованию


Сыктывкарский лесной институт - филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия имени С.М. Кирова»


факультет заочного обучения

кафедр а

Контрольная работа


По дисциплине

На тему

Вариант _____________

__


Выполнил:

студент бюджетной

формы обучения,

курс, № группы

специальность

№ зач. книжки

Проверил:

(звание преподавателя)

Сыктывкар 2010




Содержание



  1. Кислотность и щелочность почв……………………………………………………………3

  2. Физико-механические свойства почвы………………………………………………13

  3. Литература…………………………………………………………………………………………..22




  1. 

  2. Кислотность и щелочность почв.



Реакция почвы определяется наличием и соотношением в почвенном растворе водородных (Н+) и гидроксильных (ОН-) ионов.

В дистиллированной воде концентрация ионов водорода и гидроксила, образующихся при слабой диссоциации, равна и ее реакция нейтральна. Если концентрация ионов водорода выше, чем концентрация гидроксильных ионов, раствор приобретает кислую реакцию, при обратном соотношении — щелочную.

Реакция почвы зависит от многих факторов, и прежде всего от химического состава, состава обменно-поглощенных катионов, наличия солей, органических и минеральных кислот, жизнедеятельности организмов.

Для выражения степени кислотности почвы пользуются показателем рН, величина которого колеблется в разных почвах в пределах от 3,5 до 8,0—8,5. Сильнокислые почвы имеют величину рН 3,5—4,0, кислые — 4,0— 5,0, слабокислые — 5,0—6,0, нейтральные — 6,0—7,0, щелочные — 7,0—8,0, сильнощелочные — 8,0—8,5.

Под кислотностью почвы понимают ее способность подкислять почвенный раствор имеющимися в почве кислотами и обменно-поглощенными катионами водорода, а также алюминия, способного при вытеснении из почвенного поглощающего комплекса образовывать гидролитически кислые соли.

В зависимости от реакции почвенного раствора различают строго определенные уровни кислотности и щелочности.

Выделяют активную (актуальную) и пассивную (потенциальную) кислотности.

Актуальная кислотность обусловлена наличием в почвенном растворе ионов водорода, органическими и минеральными кислотами, гидролитически кислыми солями, С02. Определяют ее в водной вытяжке (при соотношении почва : вода 1 : 2,5) или почвенной пасте значением рН (рН водной вытяжки, рНН2о). Величина актуальной кислотности выражается в мг • экв • H+ на 100 г почвы или в pH (отрицательный логарифм активности ионов водорода). 

Нейтральную реакцию характеризует pH 7, кислую — pH < 7 и щелочную — pH >7 .

В почвах рНв может находиться в пределах от 4 до 8 и более. Крайне низкие значения pH характерны для некоторых торфяно-болотных и болотно-подзолистых почв. Для подзолистых, дерново-подзолистых почв и красноземов рНв равен 4,5—5,6, для серых лесных оподзоленных — 5,5—6,5, черноземов, каштановых, сероземов — 6,5—7,5, в карбонатных почвах, солонцах, солончаках рНв более 8,5.

Потенциальная кислотность обусловлена ионами водорода и алюминия, находящимися в обменно-поглощенном состоянии в ППК. В зависимости от того, как вытесняются эти ионы из почвы, потенциальную кислотность подразделяют на обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность — это та часть потенциальной кислотности, которая определяется при взаимодействии с почвой 1 н. раствора гидролитически нейтральной соли КСl. При этом катион калия вытесняет из ППК обменно-поглощенные катионы, среди которых водород, алюминий и железо подкисляют солевую вытяжку, образуя кислоту (НСl).

Уровень обменной кислотности определяется значением рН солевой вытяжки (рН солевой вытяжки, рНКСl). Отмечено, что при рНКСl < 4 почвенная кислотность обусловлена в основном обменным водородом, а при рН 4—5,5 — обменным алюминием. В кислых почвах, имеющих ион водорода в ППК, обменная кислотность всегда больше актуальной.

Гидролитическая кислотность — это та часть потенциальной кислотности, которая определяется при взаимодействии с почвой 1 н. раствора гидролитически щелочной соли CH3COONa с рН 8,2. В этом случае катион натрия вытесняет обменно-поглощенный водород, алюминий и другие катионы в процессе эквивалентного обмена. При этом щелочная реакция раствора соли уксуснокислого натрия способствует более интенсивному вытеснению из ППК обменно-поглощенных катионов.

Образующаяся при этом уксусная кислота оттитровывается, гидролитическая кислотность выражается в мг • экв. Н+ на 100 г почвы.



Гидролитическая кислотность больше обменной. Значение гидролитической кислотности учитывают при расчете доз извести для известкования кислых почв, а также при определении степени насыщенности основаниями.

Кислотность почвы обуславливается не только ионами водорода, но и алюминия:

Гидроокись алюминия выпадает в осадок, и система практически ничем не отличается от той, в которой содержатся только поглощённые ионы водорода. Но если даже АlСl останется в растворе, то при титровании

АlСl3+ 3 NaOH = А(ОН)3 + 3 NaCl

что равноценно реакции

3 НСl + 3 NaOH = 3 NaCl + 3 Н2О. Поглощённые ионы алюминия вытесняются и при обработке почвы раствором CH3COONa. В этом случае весь вытесненный алюминий переходит в осадок в виде гидроокиси.

Аналогично почвенной кислотности различают актуальную и потенциальную щелочность почвы. Актуальная щелочность обусловлена содержанием в почве гидролитически щелочных солей; это преимущественно карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов: сода, поташ, гидрокарбонаты кальция и магния [Na2C03, K2C03, NaHC03, KHC03, Mg(HC03)2, Са(НС03)2, MgC03] и др. Определяется актуальная щелочность значением рН водной вытяжки или путем титрования водной вытяжки кислотой с последующим выражением результатов в мг-экв/100г почвы.

Потенциальная щелочность определяется содержанием обменно-поглощенного катиона натрия, который, переходя в раствор, подщелачивает его.

Потенциальную щелочность отдельно не оценивают; щелочность почвы выражают по значению актуальной щелочности. При мелиорации солонцеватых и засоленных почв оценка щелочности почвы — одно из условий, учет которого необходим для эффективного повышения почвенного плодородия.

Степень кислотности, или щелочности, почв оказывает большое влияние на развитие корней и поступление питательных веществ в растение.



Почвы Нечерноземной зоны, как правило, кислые. Под влиянием высокой кислотности в почве появляются вредные для растений вещества, например растворимые алюминий и в избыточном количестве марганец. Они нарушают углеводный и белковый обмен растений, образование у них органов размножения (цветков, соцветий) и этим резко снижают урожай, а иногда вызывают и частичную гибель культур. Особенно чувствительны к алюминию свекла столовая, а также горох, фасоль, репа, к избытку марганца — почти все овощные культуры, особенно столовая свекла.

Повышенная кислотность почв подавляет деятельность полезных бактерий, которые участвуют в разложении навоза, торфа, компостов и других местных удобрений и высвобождают в доступную растениям форму находящиеся в них питательные вещества. На кислых почвах плохо развиваются клубеньковые бактерии (обитающие на корнях бобовых растений), гибнут в таких почвах и живущие вблизи корней бактерии, усваивающие азот воздуха и накапливающие его в почве.

^ Краткое описание измерителя кислотности почвы

Этот легкий в обращении прибор используется для определения кислотности почвы и позволяет добиваться более высоких результатов в выращивании овощей, фруктов и цветов. Нужно отметить, что для каждого типа растений существует свой уровень кислотности почвы и правильная коррекция его необходима для успешного роста и развития растений.

Срок годности определителя кислотности почвы не ограничен, т.к. он не использует источники питания! (Результаты замеров выдаются на основе химической реакции.)

Техническая инструкция по использованию мини – РН тестера

Подготовка образца почвы для анализа

Снимите верхние 5 см почвы. Разрыхлите и углубите почву примерно на глубину 12 см. Удалите камушки и органические отложения. Тщательно промочите почву водой до получения болотистой субстанции.

Подготовка зонда измерителя кислотности



Для очистки щупа используйте наждачную бумагу, приложенную к прибору. Аккуратно очистите щуп от окиси на длину в 10 см, исключая темный кончик. Высушите щуп, протирая его мягкой хлопчатобумажной тканью.

Считывание показаний РН-тестера

Введите щуп в подготовленную почву на глубину около 10 см. Вращайте щуп между пальцев несколько раз до равномерного распределения влажной земли по поверхности щупа. Подождите не менее 2-х минут до считывания показаний ph-тестера.

Проверка считывания результатов

Если стрелка находится в зеленой зоне, выньте щуп и очистите его от почвы. Еще раз очистите щуп наждачной бумагой и повторно введите его в почву в другом заранее подготовленном месте. Вращайте щуп, как и раньше и подождите 2 минуты перед считыванием окончательного результата.

Если показатель находится в красной зоне, его не надо зачищать наждачной бумагой, а только ввести его в почву в другом месте. Далее аналогично через минимум 2 минуты снимите конечные результаты измерений кислотности почвы.

Сопоставление показаний "Измерителя кислотности"

Сравните показания ph-тестера со значением, рекомендуемым для данного типа растения по таблице, поставляемой в комплекте с измерителем. Если полученный результат находится в допустимых пределах значения, то нет необходимости прибегать к каким – либо мерам по коррекции состояния почвы.

Показатели РН в зеленом секторе (от 7 до 8) указывают на то, что почва является щелочной и содержит известняк.

Красный/оранжевый сектор (от 4 до 7) свидетельствует о том, что почва кислая.

Чтобы понизить кислотность почвы на 1 показатель РН, добавьте на каждый 1 м.кв. почвы 300 г карбоната кальция в порошке.

Для того, чтобы понизить щелочность почвы на 1 показатель РН, добавьте на каждый 1 м.кв. почвы 70 г сернокислого аммония.



Кислотность почвы в простейших случаях можно определить при помощи индикаторной бумаги. С этой целью из разных мест пахотного слоя на глубине от 0 до 35 см берут 1 кг земли, собранную почву тщательно перемешивают. Затем из отобранного образца берут 200—300 г, хорошо увлажняют дождевой (лучше дистиллированной) водой, сдавливают в комочек вместе с индикаторной бумагой. Бумага будет окрашиваться в цвета различных оттенков, которые сравнивают со шкалой, указанной на книжке с индикаторной бумагой.

Кислотность почвы можно определить прибором Алямовского, принцип использования которого также основан на окрашивании вытяжки из почвы в разные цвета в зависимости от величины рН при добавлении в нее специального индикатора.

Ориентировочно можно определить кислые почвы и по внешнему виду, а вернее, по произрастающим на них сорнякам. На кислых почвах растут хвощ, щавелек, лютик ползучий, пикульник, белоус.

Для устранения избыточной кислотности почв проводят их известкование. Наиболее широко распространено известкование молотым известняком (известковая мука). Качество всех известковых материалов оценивается по тонине дробления. Чем тоньше помол или дробление, тем быстрее будет нейтрализоваться кислотность почвы. Известковая мука I класса (есть в продаже) должна иметь влажность до 1,5%, содержать не больше 5% частиц диаметром свыше 1 мм и до 70% диаметром менее 0,25 мм. Гашеная известь, или пушонка, также используемая для известкования, образуется в результате гашения жженой извести (полученной при обжиге твердых известняков) водой перед внесением в почву. Это тонкий рассыпающийся порошок, хорошо растворимый в воде и быстро нейтрализующий кислотность почвы. Имеющаяся в продаже доломитовая мука содержит до 16% влаги, действует медленнее, чем известь, не требующая размола. В ее составе кроме углекислого кальция содержится углекислый магний, внесение которого в почву, особенно супесчаную и песчаную, оказывает положительное действие на повышение урожая многих овощных культур — огурца, томата, перца и др. Хорошим материалом для известкования является мел после тонкого размола или очень мелкого дробления. После дробления мел, как и другие известковые материалы, необходимо просеять 

через металлическое сито с диаметром ячеек 1 мм. Частиц, которые остаются на сите, желательно иметь не более 10%.

В качестве известкового материала можно использовать торфяную золу. Однако в золе содержится значительно меньше нейтрализующих веществ, чем в известковых материалах. Поэтому действие ее на устранение кислотности почв слабое. Вносить ее в почву следует в трех-четырехкратном количестве против норм. Хорошим нейтрализующим материалом считается цементная пыль — отход на цементных заводах. Это быстродействующее удобрение, которое нельзя перед употреблением увлажнять во избежание цементирования.

Гажа — озерная известь, которая также используется для известкования, добывается из залежей на месте древних усохших замкнутых водоемов. При необходимости гажу дробят и вносят в почву. Действие этого материала эффективней, чем известковой муки.

Нормы внесения извести зависят от кислотности почвы и ее состава.

При известковании следует придерживаться следующих правил. Если почва очень кислая (рН 5 и ниже), то известкование нужно проводить постепенно, особенно на легких почвах. Первая доза извести — 20 кг на 100 м2 (увеличение рН не больше одной единицы). Применение малых доз извести рассчитывается на нейтрализацию кислотности почвы в зоне прорастания семян. Малые дозы извести вносят неглубоко, в зону развития молодых корней, особенно чувствительных к кислотности почвенного раствора. Известь не перемешивают с почвой на всю глубину, но равномерно рассеивают ее по поверхности участка. В дальнейшем известь вносят с интервалами в один или два года такими же дозами.

На почвах с тяжелым механическим составом (глинистые и суглинистые) известь можно вносить полной дозой, лучше всего с осени под зяблевую обработку с хорошим распределением известковых материалов по всей глубине обрабатываемого слоя. Для известкования применяют негашеную и гашеную известь, мел, торфяную золу или другие известковые материалы.

Ценным известковым материалом является печная (дровяная) зола, в которой содержится в 2 раза больше кальция по сравнению с торфяной золой. Зола лиственных пород имеет до 30%, а хвойных до 35% кальция в 

окисной форме, а торфяная зола — всего лишь 15—20%. Печная зола, кроме этого, является хорошим удобрением. Она содержит калий, фосфор и ряд микроэлементов, при этом калий находится в хорошо доступной для растений углекислой форме.

Печную золу можно применять на всех почвах и под все культуры. Как удобрение, содержащее известь, наилучший результат она показывает при применении на кислых почвах, прежде всего на бедных калием песчаных, супесчаных почвах и торфяниках. Золу можно вносить как основное удобрение (3—4 ц/га) осенью под вспашку или перекопку, весной при разделке пахотных пластов, а также как местное удобрение в посадочные лунки. Однако необходимо помнить, что зола не теряет свои качества, если она хранилась в сухом помещении, так как вода выщелачивает из нее питательные вещества, особенно калий. При внесении золы в посадочные лунки ее смешивают с перегноем, торфом и навозом. Доза внесения — 100—200 г на 1 м2.

Почвенный поглощающий комплекс. Поверхность частиц глины, ила или органического вещества несет отрицательный заряд и может притягивать к себе положительные ионы (т.е. катионы) водорода (H+), кальция (Ca+), магния (Mg+), калия (K+), натрия (Na+) и др. Сумма мельчайших коллоидных частиц почвы, определяющих ее способность удерживать питательные вещества - поглотительную способность - называется почвенным поглощающим комплексом (катионной емкостью почвы).

Эти мельчайшие частички почвы, заряженные H+ действуют как слабая кислота, обуславливая кислую реакцию почвы, низкий pH. Напротив, частички почвы удерживающие кальций, магний, калий и натрий обуславливают щелочную реакцию, высокий pH.

Кальций, магний, калий и натрий вытесняют ионы водорода снижая кислотность.

Поэтому Щелочными являются не только почвы, где много извести (кальция), но и засоленные почвы, имеющие избыток натрия, хотя там мало кальция.

Уменьшение pH на каждую единицу означает увеличение кислотности почвы в 10 раз.



Катионный обмен почвы. Непрерывное образование водородных ионов H+ происходит при растворении в почвенной воде углекислого газа (CO2) т.е. образования угольной кислоты. Углекислый газ выделяется корнями живых растений при дыхании, а также при распаде органики (органических удобрений). H+ могут вытеснять в почвенный раствор минеральные катионы, более того, ионы кальция, магния, калия и натрия, находятся в постоянном движении между почвенными частицами, почвенным раствором и корнями растений. Восполнение кальция, магния, калия и натрия происходит за счет распада минеральных почвенных частиц и внесения органических и минеральных удобрений. Высокий уровень катионного обмена характерен для глинистых и органических почв, низкий - для песчаных, т.е. связан с плодородием почв.

Почему почва закисляется. В общем кислые почвы характерны для районов, где количество осадков достаточно высокое, например Нечерноземье, Подмосковье. Дождь и снег повышают количество влаги в почве, и концентрация кальция и магния в почвенном растворе снижается. Ионы кальция и магния с частичек почвы переходят в почвенный раствор и в конечном счете вымываются из почвы. Их место на частичках почвы занимают ионы водорода H+, почва закисляется и требуется повторное внесение извести.

Там, где количество осадков превышает 500 мм в год, ежегодные потери кальция из-за вымывания составляют примерно 55 г/кв.метр. Приблизительно такое же количество кальция выносится из почвы с хорошим урожаем. Внесение минеральных удобрений, например сернокислого аммония или использование серы тоже может подкислять почву.

Почему важна кислотность почвы. Чрезмерный высокий (выше 9) или низкий (ниже 4) pH почвы токсичен для корней растений. В пределах этих значений pH определяет поведение отдельных питательных веществ, осаждение их или превращение в неусваиваемые растениями формы.

В кислых почвах (pH 4.0-5.5) железо, алюминий и марганец находятся в формах доступных растениям, а их концентрация достигает токсического уровня. При этом затруднено поступление в растения фосфора, калия, серы, кальция, магния, молибдена. На кислой почве может наблюдаться 

повышенный выпад растений без внешних причин - вымочка, гибель от мороза, развитие болезней и вредителей.

Напротив, в щелочных (pH 7.5-8.5) железо, марганец, фосфор, медь, цинк, бор и большинства микроэлементов становятся менее доступными растениям.

Оптимальным считается pH 6.5 - слабокислая реакция почвы. Это не ведет к недостатку фосфора и микроэлементов, большинство основных питательных веществ доступны растениям, т.е. находится в почвенном растворе. Такая почвенная реакция благоприятна для развития полезных почвенных микроорганизмов, обогащающих почву азотом.

Хотя отдельные виды растений приспособились к существованию в кислой или наоборот в щелочной среде, однако большинство растений хорошо развиваются при нейтральной или слабокислой реакции почвы (диапазон pH 6.0-7.0).

Сильная щелочность почвы, как и кислотность, оказывает неблагоприятное действие на развитие растений и микроорганизмов, усиливает пептизацию почвенных коллоидов, ухудшает структурное состояние почвы и ее физические свойства.



  1. 

  2. Физико-механические свойства почвы



К физико-механическим свойствам почв относится: пластичность, липкость, набухание, связность, твердость, удельное сопротивление почвы, плотность, пористость, водонепроницаемость, теплопроводность и т.д.

Пластичность - свойство почвы изменять свою форму под влиянием какой-либо внешней силы без нарушения сложения и сохранять приданную форму после устранения этой силы. Она зависит от гранулометрического, минералогического, химического состава почвы, состава обменных катионов и проявляется при определенном диапазоне влажности, характеризующем верхний и нижний пределы пластичности, или границы пластичности. В сухом и переувлажненном состоянии почвы не обладают пластичностью.

Пластичность измеряют числом, которое представляет разницу между влажностью почвы при верхнем и нижнем пределах пластичности. Чем больше число пластичности, тем пластичнее почва. Каждая почва характеризуется определенным интервалом влажности, при котором проявляется пластичность, т. е. своими границами пластичности и определенным числом пластичности.

А. Аттерберг по числу пластичности классифицировал почвы па четыре категории: высокопластичные имеют число пластичности > 17, пластичные — 17—7, слабопластичные — <7 и непластичные — 0.

Липкость — способность влажной почвы склеиваться и прилипать к обрабатывающим орудиям. Она увеличивает тяговое сопротивление почвообрабатывающих машин и орудий, ухудшает качество обработки почвы. Величину липкости определяют силой, необходимой для того, чтобы оторвать почву от поверхности прилипания. Липкость выражается в г/см3. Она проявляется при увлажнении почвы, приближающейся к верхнему пределу пластичности. Величина липкости зависит от гранулометрического состава, степени дисперсности, состава поглощенных катионов, структуры, влажности почвы.

Высокогумусированные структурные почвы даже при повышенном увлажнении не проявляют липкости. С повышением дисперсности почвы, 

ухудшением структуры, утяжелением гранулометрического состава липкость почв увеличивается.

По величине липкости Н. А. Качинский разделил почвы на пять категорий: предельная при липкости > 15 г/см3, сильновязкая — 5—15, средневязкая — 2—5, слабовязкая — 0,5—2, рассыпчатая — 0,1—0,5 г/см3.

Набухание — увеличение объема почвы при увлажнении. Объясняется оно связыванием тонкими частицами почвы молекул воды. Набухание присуще мелкоземистым почвам, содержащим большое количество коллоидов.

Наиболее набухаемы глинистые почвы, содержащие поглощенный натрий. Набухание этих почв может достигать 150%. Этот процесс может вызвать в поверхностном слое почвы неблагоприятные в агрономическом отношении изменения — разрушение агрегатов. Усадка — уменьшение объема почвы при высыхании. Она зависит от тех же факторов, что и набухание. Чем больше набухание, тем больше усадка.

Связность — способность почвы оказывать сопротивление к разъединению частиц под влиянием механического воздействия. Она вызывается силами сцепления между частицами почвы.

Твердость — способность почвы сопротивляться в ее естественном состоянии сжатию или расклиниванию. Твердость в значительной мере определяется связностью почвы. Величину твердости устанавливают специальными приборами — твердомерами; выражается она в кг/см2. Чем выше твердость, тем хуже агрофизические свойства почвы, тем больше требуется затрат на обработку, тем хуже условия для появления всходов и роста растений. Величина твердости почвы определяет затраты на ее обработку.

^ Удельное сопротивление почвы — усилие, затрачиваемое на осуществление технологических процессов (подрезание пласта, оборачивание его) и преодоление при обработке почвы трения ее о рабочую поверхность почвообрабатывающих орудий. Оно выражается в кг/см2. Удельное сопротивление зависит от гранулометрического состава, физико-химических свойств, влажности и агрохимического состояния; оно составляет от 0,2 до 1,2 кг/см2.



Наименьшим удельным сопротивлением обладают насыщенные кальцием почвы легкого гранулометрического состава, наибольшим — тяжелосуглинистые и глинистые почвы солонцового типа, содержащие свыше 20—30 % поглощенного натрия от емкости поглощения. Величина удельного сопротивления почвы сильно зависит от агротехнического фона.

Почвы с хорошей структурой оказывают меньшее сопротивление при обработке, чем бесструктурные.

^ Структурой почвы называют совокупность различных по величине, форме и качественному составу отдельностей (агрегатов), на которые способна распадаться почва. Почвенные агрегаты состоят из соединенных между собой механических элементов. Способность почвы распадаться на агрегаты называется структурностью.

Почва бывает структурной и бесструктурной. В структурном состоянии масса почвы разделена на отдельности различной формы и величины. Бесструктурное состояние почвы — это когда отдельные механические элементы, слагающие ее, не соединены между собой в более крупные отдельности, а существуют раздельно или залегают сплошной сцементированной массой.

Различным генетическим горизонтам почв присущи свои формы структуры. При оценке структуры следует отличать морфологическое понятие структуры от агрономического. В морфологическом понимании структура — это форма отдельностей (агрегатов): ореховатая, призматическая, пластинчатая и др. В агрономическом смысле структуру оценивают прежде всего по ее влиянию на плодородие почвы.

Агрономическую ценность представляет комковато-зернистая структура, т. е. комочки диаметром от 0,25 до 10 мм. Отношение массы этих комочков к массе остальных фракций называется коэффициентом структурности. Он служит оценочным показателем свойств почвы.

Наилучшие водно-воздушные свойства при размере комков для черноземных и каштановых почв засушливых районов от 0,25 до 3 мм, для дерново-подзолистых суглинков от 0,5 до 5 мм. Комки диаметром более 1 мм обладают устойчивостью к ветровой эрозии.



Качественный показатель структурных агрегатов — их прочность, или сопротивление размывающему действию воды.

Структурные почвы имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с бесструктурными. Основные из них следующие:

1) структурные почвы меньше испаряют влаги, обладают большей водопроницаемостью и водоудерживающей способностью; они больше накапливают влаги и более продуктивно ее используют;

2) в них создаются более благоприятные условия для микробиологических процессов и превращения питательных веществ из недоступной в усвояемую форму;

3) они отличаются повышенной устойчивостью к водной эрозии и дефляции; 4) требуют меньших затрат труда и средств на механическую обработку (тяговое сопротивление структурных почв при обработке намного меньше, чем бесструктурных почв);

5) в структурных почвах создаются лучшие условия для прорастания семян, роста и развития возделываемых культур.

^ Плотность почвы - масса единицы объема (1 см3) сухой почвы в ее естественном состоянии. Плотность пахотного слоя грубозернистой песчаной почвы 1,8; подзолистой суглинистой 1,2; типичного чернозема 1,0. Исходя из плотности почвы, вычисляют массу пахотного слоя на 1 га. Для подзолистых суглинков он будет 2,5—3 тыс. т (при глубине 20 см). Величина плотности определяется плотностью твердой фазы почвы и зависит от ее зональных особенностей.

^ Плотность твердой фазы почвы - отношение массы твердой фазы (почвенных частиц) к массе того же объема воды при 4° С. Наибольшую плотность твердой фазы имеет минеральная почва, например песчаная с высоким содержанием кварца (2,65), у перегноя и торфа 1,6, поэтому почвы с большим количеством гумуса отличаются меньшей плотностью твердой фазы (так у мощного чернозема она 2,37).

^ Пористость, или скважность. Почва состоит из твердой фазы (почвенных комочков) и промежутков между ними, или пор. Общий объем пор в процентах по отношению ко всему объему почвы называется пористостью, 

или скважностью, почвы. Поры могут быть заняты водой или воздухом. Наиболее благоприятен в агрономическом отношении такой объем, при котором поры почвы заняты водой примерно наполовину.

Скважность различают капиллярную (объем промежутков капиллярного сечения), некапиллярную (промежутки более широкие, чем капилляры) и общую. Последняя в пахотном слое составляет около 50%.

Неблагоприятное сочетание перечисленных физических свойств почвы может привести к образованию почвенной корки, ухудшающей условия жизни растений. В результате систематического уплотнения почвы плугом при вспашке на одну и ту же глубину в верхней части подпахотного слоя образуется плотная прослойка почвы, так называемая плужная подошва. Для предупреждения ее возникновения следует пахать поля на разную глубину и в разных направлениях.

^ Водные свойства и водный режим почв. Вода может находиться в почве в разных состояниях и в зависимости от этого имеет неодинаковое значение для питания растений. Различают следующие главные формы воды в почве.

^ Гравитационная вода занимает в почве крупные поры (некапиллярные), передвигается сверху вниз под собственной тяжестью. Это самая доступная для растений вода. Однако если она заполняет все поры, то наступает переувлажнение почвы. На песчаных почвах гравитационная вода легко уходит вглубь, в зону, недоступную для корней.

^ Капиллярная вода занимает капилляры почвы. По ним она продвигается от более влажного слоя к более сухому. По мере испарения воды с поверхности почвы такой восходящий ток ее может иссушить почвы. Капиллярная вода вполне доступна растениям.

^ Гигроскопическая вода находится в почве в виде молекул в поглощенном состоянии, удерживается поверхностью почвенных частиц, почти недоступна растениям, передвигается между частицами почвы в форме пара.

Названные формы воды не являются постоянными. Вода может из одной категории переходить в другую. При переувлажнении почвы все промежутки между ее частицами заняты водой. При подсыхании почвы расходуется в первую очередь свободная (некапиллярная) вода, а затем капиллярная. Если запасы капиллярной и некапиллярной воды исчерпаны, то растения уже 

почти не могут получать ее из почвы через корневую систему, так как в почве остается только вода, малодоступная растениям. Степень увлажнения почвы, при которой растения начинают завядать, от недостатка влаги, называется влажностью завядания (ВЗ). Влажность завядания равна обычно двойной максимальной гигроскопичности на песчаных почвах она ниже 1% на супесчаных" 1—3, на суглинистых 4—10, а на глинистых 15% и выше.

Количество воды, которую почва прочно удерживает, а растения не могут использовать, составляет мертвый запас воды. Обычно равный полуторной максимальной гигроскопичности.

В глинистых почвах, водоудерживающая способность которых очень велика, мертвый запас влаги составляет 10—15% массы почвы, а в песчаных почвах— меньше 1 %. Это значит, что при одинаковой влажности (допустим, 20%) глинистая и песчаная почвы имеют разное количество доступной растениям воды: глинистая 5—10%, песчаная 19%.

Воду, которая содержится в почве сверхвлажности завядания (некоторые считают сверх мертвого запаса), т.е. больше двойной максимальной гигроскопичности, называют продуктивной (или доступной) влагой. Процент продуктивной влаги в почве равен приблизительно влажности почвы, выраженной в процентах, за вычетом двойной максимальной гигроскопичности.

Однако более точно количество продуктивной влаги исчислять в весовых единицах. Каждый миллиметр осадков соответствует 10т воды на 1 га.

Запас продуктивной влаги (W) вычисляют с учетом мощности и плотности каждого слоя почвы по формуле: W = 0,1 • П • h (B - BЗ), где 0,1—коэффициент перевода в миллиметры водяного слоя; П—плотность почвы (в г на 1 см3); h — мощность слоя почвы, для которого рассчитывается запас влаги (в см); В—влажность почвы и ВЗ—влажность завядания (в % от абсолютно сухой почвы).

Почва способна впитывать и удерживать воду, а затем отдавать ее растениям. Для получения высокого урожая необходимо, чтобы в почве всегда содержалось нужное растениям количество воды. Зерновые культуры расходуют на создание урожая 2—3 тыс. т воды на 1 га, а другие растения и больше.



В почву вода попадает прежде всего с осадками, а также из атмосферы в виде водяных паров. Наибольшее количество воды, которое может удержать (вместить) почва при заполнении всех пор, называется общей, или полной, влагоемкостью (ПВ). Она зависит от механического состава почвы, содержания в ней перегноя и от общей пористости. Например, глинистые почвы отличаются высокой влагоемкостью (60—80 г воды на 100 г почвы), а песчаные—низкой (15—25 г). Особенно велика она в торфяных почвах. При полном насыщении торфа масса ее в несколько раз превышает массу воздушно-сухого торфа. Наиболее благоприятный для растений водный режим создается в минеральных почвах при насыщении их водой на 60—80% полной влагоемкости.

Отличают еще полевую влагоемкость. Величина полевой влагоемкости (в % массы сухой почвы) песчаных почв 3—5, супесчаных 10—12, суглинистых и глинистых 13—22. В гумусовом горизонте чернозема она может быть 40—45%. Влажность почвы более высокую считают избыточной.

Способность почвы пропускать через себя воду носит название водопроницаемости. При плохой водопроницаемости вода осадков стекает по поверхности почвы. В то же время при очень высокой водопроницаемости, какой, например, обладают песчаные почвы, осадки очень быстро проникают через почву и не используются растениями. Наиболее благоприятны условия для водопроницаемости в структурных почвах.

Водный режим почвы зависит прежде всего от количества выпадающих атмосферных осадков и от величины расхода влаги на испарение и транспирацию. Соотношение этих величин и определяет тип водного режима почвы. Он может быть промывным (отношение осадков к испарению больше единицы), переходным (это отношение около единицы) и непромывным (осадков меньше, чем величина испарения). Промывной тип преобладает в лесолуговой зоне, непромывной — в степной зоне, а переходный — в лесостепи. При близком расположении грунтовых вод возникает еще выпотной тип водного режима, а при высоком уровне грунтовых вод — застойный тип.

^ Воздушные и тепловые свойства почвы. В почве содержится воздух, состав которого отличается от атмосферного большим количеством углекислого 

газа, меньшим количеством кислорода. При недостатке воздуха в почве замедляется прорастание семян, ненормально развивается корневая система, подавляется микробиологическая деятельность.

Содержание воздуха в почве (ее воздухоемкость) зависит от скважности почвы и относительного количества пор, занятых водой.

Важно, чтобы непрерывно шел интенсивный обмен воздуха между почвой и атмосферой (аэрация), чтобы воздух, более богатый кислородом, поступал в почву, а бедный кислородом удалялся из нее.

Различные почвы имеют неодинаковые тепловые свойства. Почвы темноцветные быстрее прогреваются солнцем, чем светлоокрашенные. Почвы с меньшим содержанием воды скорее прогреваются весной, переувлажненные почвы медленно прогреваются и охлаждаются.

В практике земледелия имеет значение теплопроводность почв. Почвы, бедные органическим веществом, отличаются высокой теплопроводностью, а почвы с большим содержанием его, например торфяные, — низкой.

Основные физические, физико-механические и водные показатели почвы в совокупности определяют ее состояние и пригодность к механической обработке. Состояние почвы, при котором в процессе механической обработки она хорошо крошится и не прилипает к орудиям обработки, называется физической спелостью. За пределами физической спелости почва обрабатывается плохо, процесс обработки требует большего тягового усилия, больших затрат труда, времени и средств. Поэтому почву надо обрабатывать только в момент физической спелости.

Физическая спелость почвы определяется гранулометрическим составом, структурой и содержанием гумуса и воды в почве. Значимость этих факторов неодинакова. На почвах тяжелого гранулометрического состава, с большим содержанием физической глины влажность почвы оказывает первостепенное влияние на «поспевание» — готовность почвы к качественной обработке. Оптимальная влажность при обработке тяжелых почв составляет 50 % полевой влагоемкости. Незначительное отклонение влажности от этой величины как в большую, так и в меньшую сторону делает почву непригодной для качественной обработки.



С уменьшением содержания в почве глинистых фракций утрачивает свое значение и влажность почвы. При этом расширяются верхняя и нижняя границы влажности для пригодности почвы к обработке. Оптимальные сроки обработки почвы увеличиваются. Если тяжелоглинистые почвы имеют незначительный период готовности к обработке, исчисляемый минутами или часами, то с облегчением гранулометрического состава в связи с расширением границ влажности для пригодности к обработке этот период удлиняется до нескольких дней.

В практике сельского хозяйства о наступлении физической спелости судят по влажности почвы, а также по посерению гребней и способности смятой в руке и брошенной с высоты 1—1,5 м почвы распадаться на отдельные комочки.

Немалую ценность имеет и органическое вещество навоза. Именно оно является одним из источников образования гумуса и оказывает заметное положительное влияние на физико-механические свойства почвы - структуру, сложение, газообмен, водопроницаемость.




Литература


1. Бахтин П.У. Исследования физико-механических и технологических свойств основных типов почв СССР. М.,1969, 184 с.

2. Березин П.Н. Гранулометрия почв и почвообразующих пород. Структурно-функциональные и гидрофизические свойства набухающих почв // Современные физические и химические методы исследования почв. М., 1987, с. 56-72 и 20-45.

3. Физические и водно-физические свойства почв. Сост. В.А.Рожков. А.Г.Бондарев и др. М: Изд. Моск.гос.университета леса..2002. 74.с.




Скачать файл (45 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации