Теплові і повітряні режими і властивості грунтів

Теплові і повітряні режими і властивості грунтів

1. Джерела тепла в ґрунті променева енергія сонця (пряма і розсіяна сонячна радіація); ¡ тепло, що отримується від повітря; ¡ тепло, що утворюється в результаті розкладу рослинних решток; ¡ внутрішнє тепло земної кулі; ¡ тепло від радіоактивних процесів, що проходять у ґрунті. ¡

2. Теплові властивості грунту Теплоємність – кількість тепла в калоріях, яка витрачається на нагрівання одного г ґрунту на 1˚С (кал/г на 1˚С). Складає 0, 170, 20. Залежить від: - мінералогічного складу - гранулометричного складу - вологості ґрунту - вмісту в грунті органічної речовини. Більш теплоємні – вологі, глинисті, ущільнені. Вони довше прогріваються весною – “холодні”. Менш теплоємні – сухі, піщані – “теплі”. ¡

2. Теплові властивості грунту Теплопровідність ґрунту – здатність його проводити тепло. Вимірюється кількістю калорій тепла, яке проходить за 1 с, через 1 см 2 грунту. Впливає хімічний склад, вологість, кількість повітря, щільність і температура ґрунту Більш теплопровідні - щільні, безструктурні, вологі. Менше – оструктурені, багатогумусні, пористі. Теплопоглинальна здатність - здатність ґрунту поглинати променисту енергію. Залежить від будови ґрунту, його теплоємності. Впливає стан поверхні грунту (рослинний покрив, колір, шорсткість, вологість), який змінює альбедо.

3. Тепловий режим грунту Це - сукупність процесів надходження і віддачі тепла ґрунтом, його переміщення в ньому і всіх змін температури ґрунту. Залежить від рельєфу, наявності рослинного покриву, снігу тощо. Добова і сезонна ритмічність. Амплітуда коливань добова і сезонна.

з. Типи теплового режиму (за Дімо) ¡ ¡ Мерзлотні режими типові для ґрунтів з багаторічною мерзлотою. Середньорічна температура ґрунтів від'ємна. Температура найтеплішого місяця на глибині 0, 2 м не перевищує 20˚ С. Тривало-сезонно-промерзаючі: до п'яти місяців переважає позитивна середньорічна температура профілю. Температура найтеплішого місяця на глибині 0, 2 м від 10 до 25˚С. Глибина промерзання більше 1 м. Сезонно-промерзаючі ґрунти мають позитивну середньорічну температуру. Термін промерзання не більше 2 місяців. Підстилаючі породи немерзлі. Температура теплого місяця на глибині 0, 2 м - 20 30˚С. Глибина промерзання менше 1 м. Непромерзаючі ґрунти мають протягом року позитивні середньорічні температури по профілю.

Оцінка теплозабезпеченості грунтів Сума активних температур ґрунту на глибині 0, 2 м, °С Теплозабезпеченість ґрунтів 0 -400 Низька 2100 -2700 Вище середньої 400 -800 Дуже слабка 2700 -3400 Добра 800 -1200 Слабка 3400 -4400 Дуже добра 1200 -1600 Нижче середньої 4400 -5600 Висока 5600 -7200 Дуже висока 1600 -2100 Середня

4. Регулювання теплового режиму грунтів Залежно від умов ґрунтово-кліматичної зони, воно повинно спрямовуватися на збільшення притоку тепла, до поверхні ґрунту (північні райони), або на його зменшення (південні райони). Заходи поділяють на: - Агротехнічні - глибоке розпушування, коткування, нарізання гребенів, залишення стерні на поверхні, мульчування ґрунту. - Агромеліоративні - лісонасадження, боротьба з посухою, зрошення, осушення, снігомеліорації. - Агрометеорологічні - зниження випромінювання тепла з ґрунту, боротьба з заморозками і т. п.

5. Склад повітря Склад Атмосферне Грунтове N 78, 08 76 -80 O 2 20, 98 До 10 і менше CO 2 0, 03 До 3 Ar 0, 93 інші 0, 01 У добре аерованих орних грунтах кисню не менше 18 %, вуглекислого газу не більше 1 -2 %. Найбільш динамічна фаза грунту.

5. Стани грунтового повітря Фізичні стани грунтового повітря: Вільне – це суміш газів і летких органічних сполук, які вільно переміщуються системою ґрунтових пор і з'єднуються з повітрям атмосфери. Забезпечує аерацію ґрунтів і газообмін з атмосферою. Защемлене - знаходиться у порах, з усіх боків ізольоване водяними пробками. Нерухоме, не бере участі в газообміні між ґрунтом й атмосферою, суттєво перешкоджає фільтрації води в ґрунті, може спричиняти руйнування ґрунтової структури при коливанні температури, тиску, вологості Адсорбоване – це гази й леткі органічні сполуки, адсорбовані ґрунтовими частинками на їх поверхні. Кількість сорбованого повітря залежить від мінералогічного складу ґрунтів, від вмісту органічної речовини, вологості. Розчинене – це гази, розчинені в ґрунтовій воді. Це повітря обмежено може брати участь в аерації ґрунту. Відіграють велику роль у забезпеченні фізіологічних потреб рослин, мікроорганізмів, ґрунтової фауни, а також фізикохімічних процесів, які протікають у ґрунті.

6. Повітряні властивості грунту ¡ Загальною повітроємністю ґрунтів - максимально можлива кількість повітря, яка може містися в повітряносухому ґрунті непорушеної будови при нормальних умовах. Виражають у процентах до всього об’єму й визначають за формулою: Рз. п. = Рзаг. - Рг, де Рзаг. - загальна пористість ґрунту; Рг об’єм гігроскопічної вологи, %. ¡ Повітровміст – це кількість повітря, яка міститься в ґрунті при визначеному рівні зволоження. Оскільки повітря і вода в ґрунтах є антагоністами, існує чітка від’ємна кореляція між волого- і повітровмістом. ¡ ¡ Повітропроникність - здатність ґрунту пропускати через себе повітря. Визначає швидкість газообміну між ґрунтом і атмосферою. Залежить від гранскладу ґрунту та його оструктуреності, від об’єму й будови порового простору. Переважно визначається некапілярною пористістю. Необхідно також звернути увагу на залежність некапілярної пористості від стану поверхні ґрунту, його розпушеності, наявності кірки. “Дихання грунту” – виділення вуглекислого газу ґрунтом – показник біологічної активності грунту.

6. Повітряні властивості грунту Процес обміну ґрунтового повітря з атмосферним називається аерацією, або газообміном. Газообмін здійснюється через систему повітроносних пор під дією дифузії, зміни температури ґрунту, барометричного тиску, рівня ґрунтових вод, зміни кількості вологи в ґрунті, вітру. Основним фактором аерації ґрунтів, газообміну між ґрунтом й атмосферою, є дифузія. Дифузія – це процес переміщення газів відповідно до їх парціального тиску.

7. Регулювання повітряного режиму грунту Регулювання здійснюється одночасно з регулюванням інших режимів грунтів – водного, теплового, поживного… Регулювання повітряного режиму ґрунтів здійснюється агротехнічними і меліоративними заходами. Велике значення мають також заходи із забезпечення нормального газообміну: руйнування кірки, що утворюється на поверхні ґрунту після випадання дощів або поливів, підтримання поверхні ґрунту в розпушеному стані, що поліпшує повітропроникність ґрунту та ін. Поліпшення повітряного режиму особливо необхідне в зонах, де розповсюджені ґрунти з надлишковим зволоженням. Продуктивність угідь на болотних і заболочених ґрунтах лімітується поганою аерацією та нестачею кисню. Тому повітряний режим цих ґрунтів регулюють осушуванням, тобто одночасно з регулюванням водного режиму.

8. Окисно-відновні процеси у грунтах Грунт – складна окисно-відновна система. Процесами окиснення називаються: - приєднання кисню: 2 KNO 2+O 2 → 2 KNO 3; віддача водню: СН 2 СООН СН - СООН │ → ║ + Н 2 СН 2 СООН СН – СООН - віддача електронів без участі водню і кисню: Fe 2+ - ē → Fe 3+ ¡ Зворотні процеси мають назву “відновлення”. Основний окиснювач у ґрунті – молекулярний кисень ґрунтового повітря та ґрунтового розчину. Окисно-відновним потенціалом ґрунту (ОВП) називають різницю потенціалів, що виникає між ґрунтовим розчином і електродом із інертного металу (платини), поміщеного в ґрунт. Вимірюється ОВП за допомогою потенціометра й виражається в м. В. ¡

Окисно-відновний потенціал по відношенню до водню позначають Eh. Напруженість окисно-відновних процесів у ґрунтах певною мірою пов’язана з умовами реакції середовища – з величиною р. Н. Реакція середовища впливає на інтенсивність і спрямованість мікробіологічних процесів. Для одержання порівняльних даних по окисновідновних умовах в середовищах з різною величиною р. Н Кларк запропонував використовувати показник r. H 2, який являє собою від’ємний логарифм тиску концентрації молекулярного водню. В дерново-підзолистих ґрунтах нормального зволоження величини ОВП змінюються в межах 550 -750 м. В, у чорноземах 400 -600. При значеннях Eh менше 200 м. В спостерігається інтенсивний розвиток відновних процесів з типовими ознаками ґлеєутворення.