Шпаргалка по "Астрономии"

Плотность почв зависит от минералогического, механического состава, а также от содержания в ней органических веществ, ее структурности, сложения и механической обработки, а плотность твердой фазы почв —  минералогического состава и содержания органических веществ.

С плотностью тесно связаны водный, воздушный и тепловой режимы почв. Для большинства сельскохозяйственных культур на суглинистых и глинистых почвах оптимальной является плотность 1,00—1,25 г/см3. Дальнейшее увеличение ее вызывает снижение урожайности.

Данные по определению плотности почвы и ее твердой фазы широко используются в почвоведении, земледелии, в сельскохозяйственной мелиорации. Ими четко характеризуют почвенный профиль, выявляя уплотненный (иллювиальный) горизонт, рыхлость или уплотненность пахотного горизонта. На основании показателей плотности почвы рассчитывают запасы в ней воды, гумуса, солей, питательных веществ.

От плотности почвы нужно отличать ее твердость, под которой понимается сопротивление почвы сдавливанию или расклиниванию, выражаемое в кг/см2.

Данные по определению плотности твердой фазы почв используют при определении механического состава почв пипеточным методом по Н. А. Качинскому, а также при расчете пористости почвы.

Пористость — это суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Выражается она в процентах к общему объему почвы. Для минеральных почв интервал показателей пористости составляет 25—80 %.

Общая пористость почвы обычно определяется по формуле:

P = (1-)*100;

где Р — общая пористость почвы, %; 1— общий объем почвы; d1 — плотность почвы; d — плотность твердой фазы почвы. Отношение d1 к d составляет объем твердой фазы почвы.

В почвенных горизонтах поры могут быть неодинаковой формы и диаметра. В зависимости от размера пор различают капиллярную и некапиллярную пористость. Капиллярная пористость равна объему капиллярных пор почвы, некапиллярная — объему крупных пор. Сумма их составляет общую пористость почвы.

Пористость почв зависит от структурности, плотности, механического состава и определяется прежде всего ее структурностью. В макроструктурных почвах поры занимают большую, а в микроструктурных — меньшую часть объема. При подсыхании бесструктурной почвы на поверхности пашни образуется почвенная корка, ухудшающая условия роста полевых культур.

Между плотностью и пористостью существует обратная зависимость: чем плотнее почва, тем меньше ее пористость.

С общей пористостью связаны такие свойства почвы, как водо- и воздухопроницаемость, влаго- и воздухоемкость, аэрация. На основании общей пористости можно судить о степени уплотнения пахотного горизонта.

44. Структура почв. причины ее разрушения и способы восстановления

Разрушение почвенной структуры происходит под действием агрогенных факторов. Обработки почвы приводят к механическому разрушению структурных агрегатов и усиливают биологические потери гумуса. Наиболее ощутимые потери структуры происходят при интенсивных обработках и при низком поступлении свежих органических веществ (процесс выпахивания почв). Тяжелая техника вызывает переуплотнение пахотного и подпахотного слоев. 
Минеральные удобрения при грамотном применении улучшают почвенную структуру за счёт увеличения массы корней растений. Использование в повышенных дозах физиологически кислых удобрений на почвах с кислой реакцией и физиологически щелочных почвах со щелочной реакцией приводят к ухудшению структурного состояния вследствие кислотного и щелочного гидролиза и пептизирующего воздействия одновалентных катионов. 
Орошение и ирригационная эрозия могут вызывать ухудшение структуры при избыточных поливах и при интенсивном дождевании. Водная эрозия и дефляция приводят к разрушению и ухудшению структурного состояния почв под действием ливневых осадков, поверхностного стока и разрушения агрегатов ветровым потоком. 
Способы восстановления и сохранения структуры можно объединить в следующие группы. 
1. Снижение степени выпаханности почв — за счет травосеяния, внесения органических и минеральных удобрений, минимализации обработок. 
2. Проведение обработок в периоды физической спелости почв существенно снижает механическое разрушение и улучшает структурное состояние. 
3. Использование лёгкой техники при обработках почвы. 
4. Химические мелиорации (известкование, гипсование), при которых происходит замена в ППК одновалентных катионов на двухвалентные. 
5. Противоэрозионные и противодефляционные мероприятия. 
6. Применение искусственных структурообразователей (полимеров и сополимеров, производных акриловой, метакриловой и малеиновой кислот). 
Образование структуры происходит под влиянием ряда факторов, которые можно объединить в следующие группы. 
Физические факторы. Образование структуры происходит в результате изменения давления под действием замораживания — оттаивания, увлажнения — высушивания, давления корневых систем растений. 
Физико-химические факторы. Главная роль в образовании водопрочных агрегатов принадлежит почвенным коллоидам, обладающим клеящей способностью. К ним относятся минеральные, органоминеральные и органические. Наиболее прочная структура формируется под воздействием гуматов кальция. Большая роль принадлежит алюмо- и железогумусовым и глинисто-гумусовым комплексам. Ряд ученых отмечает, что в образовании структуры ведущая роль принадлежит новообразованным гумусовым веществам и органоминеральным коллоидам, это подтверждается тем, что после механического разрушения структурных агрегатов структура не восстанавливается без поступления новых порций клеящих веществ. 
Химические факторы. В образовании структуры принимают участие химические реакции, в результате которых происходит образование труднорастворимых соединений (углекислый кальций, гидроокись железа и др.) 
Биологические факторы (корни растений, микроорганизмы, дождевые черви, насекомые). Им принадлежит одна из ведущих ролей в образовании и возобновлении структуры. Чем разветвленнее корневая система растений, тем сильнее проявляется их оструктуривающая роль. Непосредственно вблизи корней сосредоточена обильная микрофлора, продукты жизнедеятельности которой являются цементирующими веществами. Клеящей способностью обладают корневые выделения. 
Дождевые черви за тёплый период могут пропускать через кишечный тракт до 600 т/га почвенной массы, обогащая почву капролитами. Активное участие в структурообразовании принимает почвенная микрофауна: ногохвостки, мокрицы, термиты, муравьи и др. Их экскременты обладают клеящей способностью.

45.Категории воды в почве

В истории почвоведения было предложено много классификаций категорий воды, содержащейся в почве. Наиболее современной и полной является классификация, разработанная А. А. Роде (1965), которая приводится ниже. Согласно этой классификации в почвах можно различать следующие пять категорий (форм) почвенной воды.

Твердая вода — лед. Твердая вода в почве — это лед, являющийся потенциальным источником жидкой и парообразной воды, в которую он переходит в результате таяния и испарения. Появление воды в форме льда может иметь сезонный (сезонное промерзание почвы) или многолетний («вечная» мерзлота) характер. Поскольку почвенная вода — это всегда раствор, температура замерзания воды в почве ниже 0°С.

Прочносвязанная вода. Прочносвязанная вода — это вода, поглощенная почвой из парообразного состояния. Свойство почвы сорбировать парообразную воду называют гигроскопичностью почв, а поглощенную таким образом воду — гигроскопической (Г). Таким образом, прочносвязанная вода — это вода гигроскопическая. Она удерживается у поверхности почвенных частиц очень высоким давлением — порядка (1-2) • 109 Па, образуя вокруг почвенных частиц тончайшие пленки. Высокая прочность удержания обусловливает полную неподвижность гигроскопической воды. По физическим свойствам прочносвязанная (гигроскопическая) вода приближается к твердым телам. 

Капиллярно-подпертая вода образуется в почвах при подъеме воды снизу от горизонта грунтовых вод по капиллярам на некоторую высоту, т. е. это вода, которая содержится в слое почвы непосредственно над водоносным горизонтом и гидравлически с ним связана, подпираемая водами этого горизонта.

Капиллярно-подпертая вода встречается в почвенной-грунтовой толще любого гранулометрического состава. Слой почвы или грунта, содержащий капиллярно-подпертую воду непосредственно над водоносным горизонтом, называют капиллярной каймой. В почвах тяжелого механического состава она обычно больше (от 2 до 6 м), чем в почвах песчаных (40—60 см). Содержание воды в кайме уменьшается снизу вверх. Изменение влажности в песчаных почвах при этом происходит более резко. Мощность капиллярной каймы при равновесном состоянии воды характеризует водоподъемную способность почвы.

Капиллярно-посаженная вода (подперто-подвешенная) образуется в слоистой почвенно-грунтовой толще, в мелкозернистом слое при подстилании его слоем более крупнозернистым, над границей смены этих слоев. В слоистой толще из-за изменения размеров капилляров на поверхности раздела тонко- и грубодисперсных горизонтов возникают дополнительные нижние мениски, что способствует удержанию некоторого количества капиллярной воды, которая как бы «посажена» на эти мениски.

Поэтому в слоистой толще распределение капиллярной воды имеет свои особенности. Так, на контакте слоев различного гранулометрического состава наблюдается повышение влажности, в то время как в однородных почвогрунтах влажность равномерно убывает либо вниз по профилю (при капиллярно-подвешенной воде), либо вверх по профилю (при капиллярно-подпертой воде). Влажность слоистой почвенно-грунтовой толщи при прочих равных условиях всегда выше влажности толщи однородной.

Гравитационная вода. Основным признаком свободной гравитационной воды является передвижение ее под действием силы тяжести, т. е. она находится вне влияния сорбционных и капиллярных сил почвы. Для нее характерны жидкое состояние, высокая растворяющая способность и возможность переносить в растворенном состоянии соли, коллоидные растворы, тонкие суспензии. Гравитационную воду делят на просачивающуюся гравитационную и воду водоносных горизонтов (подпертая гравитационная вода).

Просачивающаяся гравитационная вода передвигается по порам и трещинам почвы -сверху вниз. Появление ее связано с накоплением в почве воды, превышающей удерживающую силу менисков в капиллярах.

Вода водоносных горизонтов — это грунтовые, почвенно-грунтовые и почвенные воды (почвенная верховодка), насыщающие почвенно-грунтовую толщу до состояния, когда все поры и промежутки в почве заполнены водой (за исключением пор с защемленным воздухом). Эти воды могут быть либо застойными, либо, при наличии разности гидравлических напоров, стекающими в направлении уклона водоупорного горизонта. Удерживаются они вследствие малой водопроницаемости подстилающих грунтов. Присутствие значительных количеств свободной гравитационной воды в почве — явление неблагоприятное, свидетельствующее о временном или постоянном избыточном увлажнении, что способствует созданию в почвах анаэробной обстановки и развитию глеевого процесса. Осушительные мелиорации направлены, как правило, на уменьшение запасов свободной гравитационной воды в почвах.

Разграничивая содержащуюся в почве воду на отдельные категории, следует иметь в виду, что любое разделение является условным, так как вода в почве практически всегда находится одновременно под действием нескольких сил с преобладающим влиянием силы какого-либо одного вида.

46.Водный режим почв, его виды.

Основы учения о типах водного режима были разработаны Г. Н. Высоцким. Для выделения типов учитываются следующие факторы: наличие или отсутствие в почвевечной мерзлоты, глубина промачивания почвогрунта до уровня грунтовых вод или только в пределах профиля, преобладание в толще почвогрунта восходящих или нисходящих токов воды. Сообразно с этим, выделяются следующие типы:

• Мерзлотный — в почве имеется вечная мерзлота, в тёплый период оттаивающая на небольшую глубину в пределах мерзлотного слоя, но с сохранением его значительной части. За счёт этого и атмосферных осадков над остаточным мерзлотным слоем формируется верховодка. 
  Характерные почвы: арктические, тундровые, мерзлотные лугово-лесные.
• Сезонно-мерзлотный — распространён в регионах, где максимум осадков приходится на летний период и они промачивают почву до уровня грунтовых вод (Амурская область, юг Хабаровского края и др.). Зимой при этом почва промерзает на глубину более трёх метров, полностью оттаивая лишь в июле-августе. До этого времени водный режим местности носит все черты мерзлотного типа.
• Промывной — отмечается в почвах районов, где осадков выпадает больше, чем испаряется. Нисходящие токи воды преобладают над восходящими и почва промывается до уровня грунтовых вод. Грунтовые воды в данных условиях как правило залегают не глубже 2 м от поверхности. 
  Характерные почвы: подзолистые.
• Периодически промывной — в почвах территорий, где количество выпадающих осадков примерно равно испарению, причём во влажные годы будет наблюдаться больше количество осадков и, соответственно, промывной режим, а в сухие преобладание испарения и непромывной водный режим. 
  Характерные почвы: серые лесные.
• Эрозионно-промывной — на участках, подверженных водной эрозии.
• Непромывной — отмечается в почвенно-климатических зонах, где расходная статья водного баланса преобладает над приходной, влагооборотом охвачен лишь почвенный профиль, грунтовые воды залегают глубоко, нисходящие токи преобладают над восходящими (так как главный расход воды приходится не на физическое, а на транспирационноеиспарение). 
  Характерные почвы: чернозёмы.
• Выпотной — при сумме осадков значительно меньше испарения. При этом испаряется не только влага, выпавшая в виде осадков, но часть высокостоящих грунтовых вод, в результате чего грунтовые воды поднимаются по капиллярам, достигая верхних горизонтов почвенного профиля. Так как в данных условиях грунтовые воды чаще всего минерализованы, то вместе с влагой по капиллярам переносятся растворённые соли. 
  Характерные почвы: солончаки, солонцы.
• Застойный — распространён на заболоченных участках. Все поры почвы оказываются заполненными водой, испарению препятствует специфическая растительность (сфагновые мхи и др.). 
  Характерные почвы: болотные.
• Намывной — при ежегодном продолжительном затоплении территории во время разлива рек. 
  Характерные почвы: аллювиальные (пойменные)