Свойства почв

 

Рис.2. Классификация мехаических элементов почвы

 

 

При гранулометрическом анализе выделяют частицы размером более 1 мм (скелет почвы) и частицы размером менее 1 мм (мелкозем). Каждая фракция почвы имеет свои специфические свойства.

Камни (> 3 мм) и гравий (3…1мм) представлены обломками горных пород и минералов. Их большое содержание придает почвам неблагоприятные свойства – провальную водопроницаемость и отсутствие водоподъемной способности. Камни и гравий вызывают сильный износ почвообрабатывающих орудий. Песчаные фракции (1…0,05 мм) состоят из обломков первичных минералов с преобладанием кварца. Пески имеют высокую водопроницаемость, не набухают, непластичны. Пески имеют высокую водопроницаемость, не набухают, непластичны. Фракции мелкого и среднего песка в отличии от гравия обладают некоторой влагоемкостью и водоподъемной (капиллярной) способностью. Пыль крупная (0,05…0,01 мм) по минералогическому составу и некоторым физическим свойствам мало отличается от песка: непластична, слабо набухает, обладает невысокой влагоемкостью. Пыль средняя (0,01…0,005 мм) имеет повышенное содержание слюд, придающих фракции повышенную пластичность, связность и водоудерживающую способность. Почвы с высоким содержанием фракций крупной и средней пыли легко распыляются, склонны к заплыванию и уплотнению, отличаются низкой водопроницаемостью. Пыль мелкая (0,005…0,001 мм) способна к коагуляции и структурообразованию, содержит гумусовые вещества, обладает поглотительной способностью. Почвы с большим содержанием мелкой пыли имеют такие неблагоприятные свойства, как низкая водопроницаемость, липкость, высокая набухаемость. Илистая фракция (<0,001 мм) имеет большое значение в плодородии почв, обладает высокой поглотительной способностью, содержит много гумуса и элементов питания.

 

4. Водные свойства почв. Водный режим почв.

 

К важнейшим водным свойствам почв относятся водопроницаемость, водоподъемная способность, влагоемкость почв.

Водопроницаемость — это способность почвы впитывать и пропускать через себя воду. Процесс водопроницаемости включает впитывание влаги и ее фильтрацию. Впитывание происходит при поступлении воды в почву, ненасыщенную водой, а фильтрация начинается тогда, когда большая часть пор почвы заполняется водой. В первый период поступления воды в почву водопроницаемость высокая, затем постепенно уменьшается и к моменту полного насыщения (к началу фильтрации) становится почти постоянной. Впитывание воды обусловлено сорбционными и капиллярными силами, фильтрация — силами тяжести. От водопроницаемости зависит степень использования водных ресурсов. При слабой водопроницаемости часть атмосферных осадков или оросительной воды стекает по поверхности, что приводит не только к непродуктивному расходованию влаги, но может вызывать эрозию почвы. Хорошо водопроницаемыми считаются почвы, в которых вода в течение первого часа проникает на глубину до 15 см. В средневодопроницаемых почвах вода за первый час проходит от 5 до 15 см, а в слабоводопроницаемых — до 5 см. Наибольшая водопроницаемость характерна для песчаных, также хорошо оструктуренных почв, низкая - для глинистых и бесструктурных плотных почв. Водопроницаемость зависит и от состава поглощенных катионов: натрий уменьшает водопроницаемость, а кальций, наоборот, увеличивает.

Водоподъемная способность - свойство почвы поднимать воду по капиллярам. Вода в почвенных капиллярах образует вогнутый мениск, на поверхности которого создается поверхностное натяжение. Чем тоньше капилляр, тем более вогнут мениск и соответственно выше водоподъемная способность. Самым высоким капиллярным подъемом обладают суглинистые почвы (3...6 м). В песчаных почвах поры крупные, поэтому высота капиллярного подъема в 3...5 раз меньше, чем в суглинистых, и обычно не превышает 0,5...0,7 м. В плотных глинистых почвах этот показатель уменьшается из-за того, что очень тонкие поры заполнены связанной водой.

Скорость капиллярного подъема зависит от размера капилляров и вязкости воды, обусловливаемой ее температурой. В крупных порах вода поднимается быстрее, но достигает небольшой высоты. С уменьшением радиуса капилляров скорость уменьшается, а высота подъема возрастает. С повышением температуры уменьшается вязкость воды, поэтому скорость ее капиллярного поднятия повышается. Растворенные в воде соли оказывают значительное влияние на скорость капиллярного подъема. Минерализованные грунтовые воды в отличие от пресных поднимаются к поверхности по капиллярам с большей скоростью. Засоленные грунтовые воды при их капиллярном подъеме часто приводят к засолению почв.

Влагоемкость - способность почвы удерживать воду. В зависимости от водоудерживающих сил различают максимальную адсорбционную, капиллярную, предельно-полевую и полную влагоемкости.

Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) - это наибольшее недоступное растениям количество влаги, которое прочно удерживается молекулярными силами почвы (адсорбцией). Она зависит от суммарной поверхности частиц, а также от содержания гумуса: чем больше в почве илистых частиц и гумуса, тем выше максимальная адсорбционная влагоемкость.

Капиллярная влагоемкость (KB) - количество воды, которое удерживается в почве при заполнении капиллярных пор над уровнем грунтовых вод. Капиллярная влагоемкость зависит от высоты над зеркалом грунтовых вод. Вблизи грунтовых вод она наибольшая, а с поднятием к поверхности уменьшается.

Предельно-полевая влагоемкость (ППВ) - количество воды, которое удерживается в полевых условиях после полного увлажнения почвы с поверхности и свободного стекания избыточной воды. Грунтовые воды в этом случае не оказывают влияния на влажность почвы. Предельно-полевая влагоемкость зависит от гранулометрического состава, плотности и пористости почвы. Она соответствует количеству капиллярно-подвешенной воды. Синоним предельно-полевой влагоемкости — наименьшая влагоемкость (НВ).

Полной влагоемкостью (ПВ) называют такое состояние влажности почвы, когда все поры заполнены водой. Полная влагоемкость наблюдается над водоупорными горизонтами, на которых находятся грунтовые воды. В условиях полного насыщения почвы водой отсутствует аэрация, что затрудняет дыхание корней растений.

Водным режимом почвы называют совокупность всех процессов поступления влаги в почву, ее передвижения, удержания и расхода. Количественной характеристикой водного режима почвы является ее водный баланс. К основным источникам водного баланса относят осадки и грунтовые воды. Кроме того, дополнительными источниками увлажнения почвы служат поверхностный приток и влага, конденсирующаяся из паров воды. Расходные статьи водного баланса состоят из физического испарения воды поверхностью почвы, влаги, затраченной на транспирацию (десукцию) растениями, воды, теряющейся в результате поверхностного и внутрипочвенного бокового стоков, а также инфильтрирующейся в почвенно-грунтовую толщу.

Типы водного режима почв. В различных почвенно-климатических зонах и на отдельных участках местности водный баланс складывается по-разному. Выделяют несколько основных типов водного режима: застойный (мерзлотный), промывной, периодически промывной, непромывной и выпотной.

Коэффициент увлажнения, показывающий отношение годового количества осадков к испаряемости, используют для установления типа водного режима. Испаряемость - это количество воды, которое может испариться с открытой водной поверхности за определенный период времени. Г. Н. Высоцкий установил для различных природных зон следующие коэффициенты увлажнения: лесная - 1,33, лесостепная - 1, черноземная - 0,67, сухие степи - 0,33, пустыни - 0,15.

Застойный (мерзлотный) тип характерен для почв тундры, где многолетняя мерзлота выполняет роль водоупора. Оттаивающая летом почва насыщена влагой большую часть вегетационного периода.

Промывной тип характеризуется ежегодным промачиванием атмосферными осадками всей почвенной толщи до грунтовых вод. Этот тип водного режима свойствен почвам таежно-лесной зоны, влажных субтропиков и тропиков, где осадков выпадает больше, чем испаряется влаги из почвы (рис.3).

 

Рис.3. Схема водного баланса при водном режиме промывного типа (по А. А. Роде):

1 — влага осадков, задерживаемая  кронами; 2— поверхностный сток; 3 — физическое испарение и  транспирация травяно-моховым покровом; 4— внутрипочвенный сток; 5—транспирация  древесным пологом; 6— грунтовый  сток; в скобках приведены примерные  численные характеристики расходных  статей водного баланса

 

Периодически промывной тип присущ почвам лесостепной зоны и характеризуется промыванием почвы до грунтовых вод в годы, когда сумма осадков превышает испаряемость. Непромывной тип характерен для черноземов, каштановых, бурых почв и сероземов, где испаряемость превышает сумму атмосферных осадков. Почвы и подстилающие породы никогда не промываются до грунтовых вод. Между верхним промачиваемым слоем и границей капиллярной каймы грунтовых вод находится «мертвый» горизонт с постоянной влажностью, близкой к влажности завядания (рис.4).

Выпотной тип возникает в засушливых районах, где испаряемость значительно превышает сумму осадков. Недостаток влаги пополняется за счет грунтовых вод. Если грунтовые воды минерализованы, то происходит засоление почв (рис.5).

 

Рис.4. Схема водного баланса при водном режиме непромывного типа (по А. А. Роде):

1 — влага осадков, задерживаемая  кронами; 2—физическое испарение  и транспирация травяным покровом; 3— транспирация древесным пологом

 

 

Рис.5. Схема водного баланса при водном режиме выпотного типа (по А. А. Роде)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников.

 

Научно-методическая литература:

1. Хабаров А.В., Яскин А.А. Почвоведение. – М.: Колос, 2001.-232 с.: ил. – (Учебники и учебные пособия для сред. спец. учеб. заведений)

2. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвоведение. Учебник для вузов. – Москва: ИКЦ «МарТ», Ростов н/Д: Издательский центр «МарТ», 2004. – 496 с. (Серия «Учебный курс»).

Интернет-ресурсы:

3. Энциклопедия животного  мира. http://www.zoodrug.ru

4. Энциклопедия научной  литературы. http://enc.sci-lib.com