Скачать презентацию Почвоведение — наука о почвах их строении составе Скачать презентацию Почвоведение — наука о почвах их строении составе

физика почв_л1_6.10.2011_четверг1пара.ppt

  • Количество слайдов: 52

Почвоведение - наука о почвах, их строении, составе, свойствах, географическом распространении, закономерностях генезиса, развития, Почвоведение - наука о почвах, их строении, составе, свойствах, географическом распространении, закономерностях генезиса, развития, функционирования.

Физика почв (была летняя практика) 2011 Романов Олег Васильевич, к. б. н. , доцент Физика почв (была летняя практика) 2011 Романов Олег Васильевич, к. б. н. , доцент Кафедры почвоведения и экологии почв Биолого-почвенного факультета Санкт-Петербургского государственного университета

Основная литература n n n Е. В. Шеин Курс физики почв. 2005. Изд-во Моск. Основная литература n n n Е. В. Шеин Курс физики почв. 2005. Изд-во Моск. унта. Шеин Е. В. , Умарова А. Б. Сборник задач по физике почв. 2006. Вадюнина А. Ф. , Корчагина З. А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. 1986. Агропромиздат. Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв. 2001. Изд-во Моск. ун-та. Толковый словарь по физике почв. 2003. М. : ГЕОС.

Фундаментальные законы Закон сохранения массы и энергии. Общие правила, которые позволят точно соблюдать этот Фундаментальные законы Закон сохранения массы и энергии. Общие правила, которые позволят точно соблюдать этот принцип: n 1) всегда указывать границы того пространства, в котором будут производиться расчёты; 2) всегда точно оговаривать период времени, для которого мы составляем баланс; 3) использовать одни и те же физические единицы (правило соблюдения размерностей).

Принципы изучения почвы как природного естественноисторического тела 1. Принцип масштабности. Все природные явления систематизированы Принципы изучения почвы как природного естественноисторического тела 1. Принцип масштабности. Все природные явления систематизированы по шкале размера, масштаба. Масштабы рассмотрения почвы по такой системе: n n n Глобальный Континентальный Региональный Водосборный (ландшафтный) Катенный Почвенного покрова (полипедон) Почвенный (педон) Почвенного горизонта Почвенной структуры Текстурный Молекулярный и ионный.

2. Принцип взаимосвязи структуры и функций. n 3. Принцип пространственной неоднородности физических свойств и 2. Принцип взаимосвязи структуры и функций. n 3. Принцип пространственной неоднородности физических свойств и процессов. n 4. Принцип взаимосвязи почвенных свойств и процессов.

Лекция 1. «Фазы почвы» 1. Предмет физики почв. Определения. 2. Фазы почвы и их Лекция 1. «Фазы почвы» 1. Предмет физики почв. Определения. 2. Фазы почвы и их количественные характеристики: § § § плотность твёрдой фазы; плотность и порозность почв; плотность агрегатов. Агрегатная и межагрегатная порозность. 3. Методы определения плотности твёрдой фазы, плотности почвы. 4. Использование величин плотности почвы. 5. Дифференциальная порозность почв.

Определение ПОЧВЫ (с физической точки зрения) ПОЧВА - это многофазная, гетерогенная дисперсная, структурированная система Определение ПОЧВЫ (с физической точки зрения) ПОЧВА - это многофазная, гетерогенная дисперсная, структурированная система с определёнными верхней и нижней границами, обладающая свойствами аккумулировать, проводить, трансформировать и выделять вещества и энергию.

Фазы почвы, их соотношение Фазы почвы, их соотношение

Твёрдая, жидкая и газообразная фазы почвы Твёрдая, жидкая и газообразная фазы почвы

 «Фазы почвы» § § § Твёрдая фаза почвы и количественные характеристики: плотность твёрдой «Фазы почвы» § § § Твёрдая фаза почвы и количественные характеристики: плотность твёрдой фазы; плотность и порозность почв. Плотность агрегатов. Агрегатная и межагрегатная порозность. Методы определения плотности твёрдой фазы, плотности почвы

Фазы почвы и их характеристики n Плотность твёрдой фазы почвы – масса единичного объёма Фазы почвы и их характеристики n Плотность твёрдой фазы почвы – масса единичного объёма твёрдой фазы почв [г/см 3]

Почва – полифазная система влажное состояние (НВ) воздушно-сухое состояние дерновый горизонт луговой почвы гумусовый Почва – полифазная система влажное состояние (НВ) воздушно-сухое состояние дерновый горизонт луговой почвы гумусовый горизонт чернозема солонцовый горизонт солонца твёрдая фаза жидкая фаза газовая фаза живая фаза объёмное соотношение между фазами в почве

Почва – полифазная система По массе в твёрдой фазе преобладают минеральные соединения (90 -99%): Почва – полифазная система По массе в твёрдой фазе преобладают минеральные соединения (90 -99%): минералы, унаследованные от породы; минералы, появившиеся в профиле в результате трансформации унаследованных от породы минералов; минералы, новообразованные в профиле. Органическое вещество почвы.

Схема строения порового пространства почв, агрегатов и микроагрегатов Схема строения порового пространства почв, агрегатов и микроагрегатов

Плотность почвы – масса абсолютно-сухой единицы объёма почвы со всеми свойственными этому объему пустотами Плотность почвы – масса абсолютно-сухой единицы объёма почвы со всеми свойственными этому объему пустотами [г/см 3]: n

Порозность почв n Порозность - это отношение объёма пор почвы к объёму почвы [см Порозность почв n Порозность - это отношение объёма пор почвы к объёму почвы [см 3/см 3, %]:

Другие выражения пор почвы n Коэффициент 3/см 3, [см % ]: пористости Другие выражения пор почвы n Коэффициент 3/см 3, [см % ]: пористости

V 0 m w Vw m s Vs внутриагрегатная порозность межагрегатная порозность Vпор. агр. V 0 m w Vw m s Vs внутриагрегатная порозность межагрегатная порозность Vпор. агр. Vмежагр. m , V s a

Порозность агрегатов, суммарная агрегатная и межагрегатная n Порозность суммарная агрегатная n Порозность межагрегатная Порозность агрегатов, суммарная агрегатная и межагрегатная n Порозность суммарная агрегатная n Порозность межагрегатная

Типичные значения плотностей различных почв Почвенные объекты Пахотные горизонты минеральных почв: Суглинистые Песчаные Горизонты Типичные значения плотностей различных почв Почвенные объекты Пахотные горизонты минеральных почв: Суглинистые Песчаные Горизонты В и С Торф (верховой) плотность порозность твёрдой почвы, rb, агрегатов, почвы, e, 3 rа , г/см фазы см 3/см 3 г/см 3 почвы, rs, г/см 3 2. 60 2. 65 1. 40 0. 8 -1. 4 -1. 7 1. 5 -1. 8 0. 1 -0. 3 1. 2 -1. 8 1. 4 -1. 9 - 0. 69 -0. 46 -0. 35 0. 43 -0. 32 0. 93 -0. 79

Методы определения плотностей почвы, твёрдой фазы почвы, агрегатов Методы определения плотностей почвы, твёрдой фазы почвы, агрегатов

Определение плотности твёрдой фазы почвы (водный пикнометрический метод) 100 мл V 1 - объём Определение плотности твёрдой фазы почвы (водный пикнометрический метод) 100 мл V 1 - объём пикнометра по массе воды m 2 навеска почвы + вода m 3 долитая вода + почва

Плотность почв определяют в естественных условиях цилиндром определенного объёма (Vt), вырезающего из почвы массу Плотность почв определяют в естественных условиях цилиндром определенного объёма (Vt), вырезающего из почвы массу ненарушенной почвы, сушат (ms). Рассчитывают плотность почв

Вопрос: Как же определить плотность в трещиноватых или каменистых почвах? Вопрос: Как же определить плотность в трещиноватых или каменистых почвах?

Цилиндр с меткой Поверхность почвы пленка объем воды, V 2 Вынутая почва массой m Цилиндр с меткой Поверхность почвы пленка объем воды, V 2 Вынутая почва массой m

Плотность почвы и урожай Плотность почвы и урожай

е ны сч а пе сты е ини сугл Урожай, относит. единицы Зависимость урожая е ны сч а пе сты е ини сугл Урожай, относит. единицы Зависимость урожая от плотности почвы Оптимум для суглинков Оптимум для Песчаных почв г/см 3

Гранулометрический состав почв - относительное содержание в почве и породе механических элементов (фракций). n Гранулометрический состав почв - относительное содержание в почве и породе механических элементов (фракций). n Гранулометрический состав почв и пород оказывает большое влияние на почвообразование и плодородие почв. n Гранулометрическим составом почвы определяются её физические и воднофизические свойства (пористость, влагоёмкость, водопроницаемость, водоподъёмная способность, структурность и др. ), а также воздушный и тепловой режимы.

Различиях в удельной поверхности частиц в зависимости от их размера Различиях в удельной поверхности частиц в зависимости от их размера

Классификация почвенных элементов для почв России по Н. А. Качинскому Классификация почвенных элементов для почв России по Н. А. Качинскому

Гранулометрические фракции (по Н. А. Качинскому) Гранулометрические фракции (по Н. А. Качинскому)

Оценка гранулометрического состава: Из верхнего горизонта почв отобрать 50 -70 г. почвы, смочить водой Оценка гранулометрического состава: Из верхнего горизонта почв отобрать 50 -70 г. почвы, смочить водой до тестообразного состояния и ладонью раскатать шнур (колбаску). По тому, как скатывается шнур и сворачивается ли он в кольцо, судят о гранулометрическом составе почвы.

На электронных фото: частицы органического вещества присутствуют во всех тонких фракция; они отдельны и На электронных фото: частицы органического вещества присутствуют во всех тонких фракция; они отдельны и не окружены минеральными компонентами. Содержание частиц органических веществ уменьшается от пыли к коллоидам. silt clay colloid

Кумулятивные кривые гранулометрического и микроагрегатного составов Кумулятивные кривые гранулометрического и микроагрегатного составов

Оценки микроагрегированности Коэффициент дисперсности по Качинскому (Кд, %) где Им и Иг – содержание Оценки микроагрегированности Коэффициент дисперсности по Качинскому (Кд, %) где Им и Иг – содержание фракции ила (частицы <0. 001 мм) при микроагрегатном и гранулометрическом составах. Степень агрегированности по Бэйверу (Аг, %): где Пм и Пг – содержания фракций песка (частицы >0. 05 мм) при микроагрегатном и гранулометрическом анализах.

Анализы твёрдой фазы почвы Диаметр частиц, мм 10 5 0, 25 АГРЕГАТНЫЙ СОСТАВ: слабое Анализы твёрдой фазы почвы Диаметр частиц, мм 10 5 0, 25 АГРЕГАТНЫЙ СОСТАВ: слабое механическое воздействие (сухое просеивание) ВОДОУСТОЙ: ЧИВОСТЬ АГРЕГАТОВ диспергация в воде (мокрое просеивание) увеличение разрушающего воздействия на почву МИКРОАГРЕГАТНЫЙ Воздействия: · химическое (слабый р-р пирофосфата. Na ; ) ·физическое (мягкое растирание). 0, 01 м а к р о ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ Воздействия: · химическое (конц. р-р ) пирофосфата Na; · физическое (интенсивное растирание). м и к р о

n В агрономическом отношении наиболее ценна зернистая и мелкокомковатая структура с размерами агрегатов от n В агрономическом отношении наиболее ценна зернистая и мелкокомковатая структура с размерами агрегатов от 1 до 5 мм. Очень важное качество почвенной структуры — её водопрочность, т. е. неразмываемость агрегатов водой.

Оценки агрегатов Агрономически ценные агрегаты 10 -0. 25 мм: n n n >60% - Оценки агрегатов Агрономически ценные агрегаты 10 -0. 25 мм: n n n >60% - отличное агрегатное состояние 60 -40 - хорошее <40% - неудовлетворительное

Оценка водоустойчивости агрегатов по сумме агрегатов размерами >0. 25 мм (%): <30 - неудовлетворительная Оценка водоустойчивости агрегатов по сумме агрегатов размерами >0. 25 мм (%): <30 - неудовлетворительная 30 -40 - удовлетворительная 40 -75 - хорошая >75 - избыточно высокая. Показатели агрегатного состава: средневзвешенный (СВД) Mi – весовая доля агрегатов со средним диаметром х, n – количество фракций.

Индекс стабильности структуры(по Хенину) (Henin S. et al, 1958) Обработки образца в 1. В Индекс стабильности структуры(по Хенину) (Henin S. et al, 1958) Обработки образца в 1. В воде; 2. Предварительно в спирте - для снижения содержания защемленного воздуха; 3. В бензине - для снижения агрегирующих свойств органического вещества.

СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ВОДОУСТОЙЧИВОСТИ ПОЧВЕННЫХ АГРЕГАТОВ водоустойчивый агрегат гидрофобное вещество гидрофильное вещество разрушающийся в воде СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ВОДОУСТОЙЧИВОСТИ ПОЧВЕННЫХ АГРЕГАТОВ водоустойчивый агрегат гидрофобное вещество гидрофильное вещество разрушающийся в воде агрегат зона высокого расклинивающего давления гидрофильное вещество

ВАЖНЫЙ ВЫВОД: n Фундаментальные физические свойства, такие, как гранулометрический состав, плотность почвы, микро- и ВАЖНЫЙ ВЫВОД: n Фундаментальные физические свойства, такие, как гранулометрический состав, плотность почвы, микро- и макроструктура, оказывают непосредственное влияние на урожай в виде создания оптимальных диапазонов содержания воды, воздуха, тепла в почве.

Формирование устойчивой агрегатной структуры n n n Коагуляционная гипотеза «Биологическая» В. Р. Вильямса Значение Формирование устойчивой агрегатной структуры n n n Коагуляционная гипотеза «Биологическая» В. Р. Вильямса Значение амфифильных свойств почвенного органического вещества

Хроматограммы гумусовых веществ из чернозема (а) и дерново-подзолистой почвы Увеличение гидрофобности Хроматограммы гумусовых веществ из чернозема (а) и дерново-подзолистой почвы Увеличение гидрофобности

Схема образования водоустойчивого агрегата Схема образования водоустойчивого агрегата

Значение амфифильных органических веществ в формировании водоустойчивого агрегата «минеральная частица-(гидрофильная-гидрофобная)+ (гидрофобная-гидрофильная)-минеральная частица» Значение амфифильных органических веществ в формировании водоустойчивого агрегата «минеральная частица-(гидрофильная-гидрофобная)+ (гидрофобная-гидрофильная)-минеральная частица»

Спасибо за внимание! Спасибо за внимание!