Физика почв n n к. б. н. , доцент каф. Почвоведения и экологии почв О. В. Романов 7 октября 2011 года
Определение ПОЧВЫ (с физической точки зрения) ПОЧВА - это многофазная, гетерогенная дисперсная, структурированная система с определенными верхней и нижней границами, обладающая свойствами аккумулировать, проводить, трансформировать и выделять вещества и энергию.
«Фазы почвы» Методы определения плотностей почвы, твёрдой фазы почвы, агрегатов
V 0 m w Vw m s Vs внутриагрегатная порозность межагрегатная порозность Vпор. агр. Vмежагр. m , V s a
Фазы почвы и их характеристики Плотность твёрдой фазы почвы – масса единичного объёма твёрдой фазы почв [г/см 3] ms rs = Vs
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
Почва – полифазная система влажное состояние (НВ) воздушно-сухое дерновый горизонт состояние луговой почвы гумусовый горизонт чернозема солонцовый горизонт солонца твердая жидкая газовая живая фаза 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.
Плотность твёрдой фазы почв ( ρs) масса твёрдофазных компонентов почвы, отнесённая к объёму, который эти компоненты занимают. Она обычно близка к плотности доминирующих минералов, составляющих твёрдую фазу почв (2. 5 – 2. 8 г/см 3).
Плотность твёрдой фазы почвы (ρs )средневзвешенная величина плотностей всех составляющих твёрдой фазы почвы (минералы, органические вещества и др. ). Это означает, что ρs можно рассчитать, если знать плотности твёрдой фазы составляющих её компонентов и их содержание.
Плотности твёрдой фазы (осреднённые значения) основных компонентов почвы Компонент Плотность твёрдой фазы, г/см 3 Кварц 2. 66 Полевые шпаты 2. 5 -2. 7 Кальцит 2. 6 -2. 8 Гипс 2. 32 Глинистые минералы: каолинит 2. 6 монтмориллонит 2. 0 гидрослюды 2. 5 Органическое вещество 1. 2 -1. 4
Аддитивность, n n n т. е. свойство сложной смеси, когда её характеристика является суммой характеристик составляющих её компонентов, это очень важное свойство плотности твёрдой фазы почвы. Можно рассчитать, как изменится плотность твёрдой фазы почвы, если происходит увеличение или уменьшение содержания органического вещества, проводят пескование почвы и проч.
Для того, чтобы рассчитать плотность твёрдой фазы, надо содержание каждого компонента умножить на плотность его твёрдой фазы, полученные произведения сложить и разделить на суммарное содержание всех компонентов (на 100 %, если они выражены в %, или на 1 – если в долях от единицы). В общем виде это можно выразить формулой: Ρs = Ρ 1 · f 1 + Ρ 2 · f 2 + … + Ρn · f 100 n
Пример 1. 4. Рассчитать плотность твёрдой фазы почвы, если содержание кварца в твёрдой фазе почвы составляет 55%, содержание органического вещества 5%, монтмориллонита 10% и полевых шпатов 30%.
Решение n Рассчитаем плотность твёрдой фазы почвы, пользуясь таблицей и приведённой формулой для расчёта плотности: Ρs = 2. 65 · 55+ 1. 3 · 5+ 2. 0 · 10 + 2. 6 · 30 100 =2. 508 [г/см 3] Ответ: 2. 51 г/см 3
Задачи Рассчитать плотность твёрдой фазы почвы, если её состав: 20% кварца, 30% полевых шпатов, 30% гидрослюд, 10% монтмориллонита и 10% органического вещества. n Ответ – 2. 40 г/см 3
Рассчитать n во сколько раз изменится плотность твёрдой фазы торфа, если - в него внесено 10% кварцевого песка, n Отв. -1. 44 и в 1, 11 раз. n
Рассчитать n n во сколько раз изменится плотность твёрдой фазы торфа, если - в него внесено 30% кварцевого песка. Отв. -1, 71 и в 1, 32 раз
Плотность почв определяют в естественных условиях цилиндром определенного объёма (Vt), вырезающего из почвы массу ненарушенной почвы, сушат (ms). Рассчитывают плотность почв
Плотность почвы и урожай
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
Расчёты характеристик почвенных фаз n n n 1. 1. Влажность, плотность, порозность. 1. 2. Расчёты запасов веществ. 1. 3. Расчёты веса почвенных слоёв, их давления.
Рассчитать плотность почвы, если образец почвы объёмом 100 см 3 весит n 135. 5 n г при влажности 12%. К=0, 8928; 1, 20
Рассчитать плотность почвы, если образец почвы объёмом 100 см 3 весит 160 г, а отобранная проба почвы во влажном состоянии 15 г, а в абсолютно сухом – 11 г. n W=26, 67; 1, 17
Рассчитать плотность почвы, если образец почвы объёмом 100 см 3 весит Весит 75 г при влажности 185. 5%. К=0, 3502; 0, 26. n Как вы считаете, для каких почвенных горизонтов вы рассчитали значения плотности?
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 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
Гранулометрический состав почв n n n n ЭПЧ. Определение Классификация фракций ЭПЧ Состав фракций ЭПЧ Гранулометрический состав почв Классификация почв по гранулометрии Методы гранулометрического анализа Использование данных по гранулометрии
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.
Визуальная оценка гранулометрического состава: Из верхнего горизонта почв отобрать 50 -70 г. почвы, смочить водой до тестообразного состояния и ладонью сформировать шнур. По тому, как скатывается шнур и сворачивается ли он в кольцо, судят о гранулометрическом составе почвы.
Классификация почвенных элементов для почв России по Н. А. Качинскому
Гранулометрические фракции (по Н. А. Качинскому)
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
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
