Твердая фаза почвы реферат

Обновлено: 07.07.2024

Почва как природное тело состоит из четырёх фаз: твёрдой, жидкой. Отдельно выделяют живую фазу (совокупность организмов, которые населяют почву). Твёрдая фаза почвы – это её основа, каркас, в котором находятся другие фазы. Формируется она из материнской породы, продуктов выветривания, растительных остатков, новообразований. Характеризуется первичными почвенными частичками гранулометрическим, минералогическим и химическим составом, структурой и строением почвы. В этой главе рассмотрим только первые четыре показателя. Структуру и строение почвы вынесем в отдельные главы.

1. Элементарные почвенные частицы (ЭПЧ)

Первичной составляющей твердой фазы являются элементарные почвенные частицы, которые представляют собой обломки пород и минералов, а также аморфные соединения, все элементы которых находятся в Химическом взаимодействии и не поддаются методом пептизации, применяемым при подготовке почв к гранулометрическому анализу.

В минеральных почвах более 90% ЭПЧ представлено компонентами неорганической природы. Остальная часть ЭПЧ приходится на органическое вещество и органо-минеральные соединения.

ЭПЧ образуется в результате выветривания исходных горных пород (физического, химического, биологического), а также как следствие взаимодействия продуктов выветривания – наследованных от материнских пород гранулометрических элементов с продуктами почвообразования.

При образовании элементарных почвенных частиц минеральной природы на первых стадиях дробления породы, обладающей сравнительно малой поверхностью взаимодействия с внешней средой, преобладает физическое и биологическое выветривание под влиянием смены температур, воздействия воды, ветра, корневых систем растений, мхов, лишайников. На этой стадии порода распадается на куски (камни), а в дальнейшем на составляющие её минералы и продукты выветривания.

По мере дробления, увеличения поверхности и свободной поверхности энергии возрастает роль биологического и химического выветривания – растворение наиболее податливых элементов, их окисления или восстановление, вынос растворённых простых и сложных солей, взаимодействие высвободившихся частей с образованием новых соединений и минералов.

Элементарные почвенные частицы органической природы образуются при разложении остатков отмерших растений, животных и микронаселения почвы. В начальных стадиях разложения ведущую роль играют биологические и микробиологические процессы.

Взаимодействие органических веществ с минеральными приводит к образованию органоминеральных ЭПЧ, представленных преимущественно ультрамикроагрегатами и ЭПЧ крупных размеров с частично изменённой органическим веществом поверхностью.

Классификация элементарных почвенных частиц

В почвах встречаются ЭПЧ различных размеров, условно от 3 мм до 10– 10Мм. Для удобства последующего их использования для классификации почв по гранулометрическому составу ЭПЧ объединяют в определённые группы, называемые фракциями элементарных почвенных частиц.

При экспериментальном подходе во фракции объединяются элементарные частицы, сходные по составу и свойствам, но вместе с тем отличающиеся от механических элементов, выделенных в другие фракции.

Однако единого мнения относительно того к каким фракциям относятся частички тех или иных размеров ещё нет, что, конечно, затрудняет как сравнения экспериментальных данных, так и их использование для прогнозирования свойств почв. Так в странах СНГ большинство исследователей границу илистой фракции связывают с диаметром частиц мельче 0,001мм, в то время как за рубежом отдают предпочтение диаметру частиц мельче 0,002 мм.

Наиболее часто применяется классификация механических элементов, разработанная Качинским.

Классификация механических элементов почв и их размеры

Гравий (1 – 3 мм). Высокое его содержание в почвах не препятствует их обработке, однако придаёт им неблагоприятные свойства – провальную водопроницаемость, низкую водоподъёмную способность и влагоёмкость.

Песчаные и супесчаные почвы имеют хорошую водопроницаемость, благоприятный воздушный режим, быстро прогреваются, однако имеют низкую влагоёмкость и незначительную поглотительную способность, бедные на гумус и питательные элементы, наибольше подвергаются ветровой эрозии. Они легко поддаются обработке, поэтому их называют Лёгкими.

Тяжелосуглинистые и глинистые почвы отличаются более высокой плотностью, связностью, влагоёмкостью, лучше обеспечены питательными веществами, богаче гумусом. Обработка таких почв требует больших энергетических затрат, поэтому их называют Тяжёлыми.

При оценке гранулометрического состава почв надо учитывать то обстоятельство, что свойства тонкодисперсных фракций элементарных почвенных частиц зависит не только от их размера, но и от минералогического состава и особенностей почвообразования, а также агрегирования ЭПЧ и роли структуры почвы в целом.

При одном и том же гранулометрическом составе, но при различном структурном состоянии почва будет обладать резко различными свойствами. Например, илистая фракция ЭПЧ характеризуется наихудшей водопроницаемостью, предельно медленным движением воды по капиллярам, но ил при надлежащем качестве (обогащённость гумусом, насыщенность Ca и Fe) способствует агрегированию ЭПЧ, улучшению структуры и физических свойств почв.

Поэтому Качинский предложил шкалы классификации по гранулометрическому составу для 3 объединений почв: а) подзолистого типа почвообразования; б) степного типа, краснозёмов и желтозёмов; в) солонцов и сильносолонцеватых почв.

Чем выше потенциальная способность почв к агрегированию и чем рыхлее их сложение, тем больше они могут содержать физической глины при отнесении их к тому или иному классу.

4. Минералогический состав элементарных почвенных частиц

Минералогический состав – одна из важнейших структурных составляющих ЭПЧ, обуславливающих характер их поверхности, размер и форму и оказывающих существенное влияние как на свойства ЭПЧ, так и на структуру и физические свойства почв в целом.

В состав минеральной части почв входит две группы минералов, резко отличающихся как по условиям образования, так и по свойствам: остаточно-первичные и вторичные минералы.

Первичные минералы приурочены главным образом к фракциям крупнее 0,002 мм. Это кварц, полевой шпат, амфиболы, пироксены и слюда. Они образуются при высоких температурах и давлениях в глубинных слоях почвы и поэтому неустойчивы в зоне гипергенеза. В термофизических условиях земной поверхности, характеризующихся низкими температурами и давлением, изобилием воды, углекислого газа и особенно кислорода сохраняются только наиболее устойчивые первичные минералы. Так как первичные минералы имеют разную устойчивость к выветриванию к выветриванию, то их относительное содержание в материнской породе и почве неодинаковое. Так, кварц и полевой шпат, как более устойчивые к выветриванию, в почве находятся в крупнозернистых песчаных частичках, пироксены и амфиболы менее устойчивые, поэтому встречаются в виде мелких кристаллов. Соотношение между отдельными минералами есть диагностическим показателем при изучении почв. От количества первичных минералов особенно крупнозернистых фракций, зависит гранулометричный состав почв и связанные с ним агрофизические свойства.

Вторичные минералы Образовались из первичных путём выветривания. сосредоточены в основном во фракциях мельче 0,002 мм. Среди них преобладают глинистые минералы, минералы оксида железа и алюминия, алофаны и растворимые соли. Они достаточно устойчивы в условиях земной поверхности.

Фракции крупнее 0,002 мм в большинстве почв составляют каркас, основу той или иной культуры. Кроме того первичные минералы в значительной степени являются естественными поставщиками микроэлементов и питательных веществ для растений.

Глинистые минералы Имеют наибольшее агрономическое значение. Образовались в результате синтеза продуктов выветривания первичных минералов, а также биогенным путём с продуктов минерализации растительных остатков.

Наиболее важное агрономическое значение имеют глинистые минералы, которые образовались в результате синтеза продуктов выветривания первичных минералов, а также биогенным путём из продуктов минерализации растительных остатков. Среди них наиболее распространены минералы групп монтморелланита, каолинита, гидрослюд, хлоридов.

Монтмориллониты имеют имеют наиболее высокую дисперсность. Из-за высокой гидрофильности набухают, вследствие чего их поглощения увеличивается и достигает 80 – 120 мг-экв на 100г. В сочетании с гуминовыми кислотами монтмориллониты обуславливают водопрочные структурные отдельности. Наибольше наблюдается в чернозёмных и каштановых почвах с нейтральной и слабощелочной реакцией.

Минералы каолинитовой группы встречаются в материнской породе и в почвах в меньшем количестве. Они не высокой дисперсности, не гидрофильны, не набухают, ёмкость поглощения не привышает 25 мг-экв на 100 г. Почвы со значительным количеством каолинита, как правило, бедны основаниями, имеют незначительную липкость и высокую водопроницаемость.

Гидрослюды Широко распространены в материнских породах и почвах. Строение их подобное до монтмориллонита, однако они не поглощают воду и не набухают. Ёмкость поглощения в пределах 45 – 50 мг-экв на 100 г. По краям разрушенной кристаллической решётки гидрослюды содержат 6 – 8% обменного калия, поглощают подвижные формы фосфатов. Минералы этой группы распространены в осадочных породах и в различном количестве присутствуют во всех почвах. Наибольше их в почвах подзолистого типа и серозёмах. Минералогический состав влияет на физические и физико-химические свойства, биологические процессы, гумусообразование и в целом на плодородие почвы.

Выдающийся русский ученый В.В.Докучаев впервые дал следующее определение почвы: “Почвой следует называть ”дневные”, или наружные, горизонты горных пород (все равно каких ), естественно измененные совместным воздействием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых”.
Почва – элемент географического ландшафта. Первопричиной образования почв явились живые организмы (главным образом растения и микробы ), поселяющиеся в разрушенной выветриванием горной породе.

Содержание

Введение
Основные физические свойства почвы
Характеристики строения почвы (пористость и плотность)
4.Твердая фаза почвы и ее влияние на удельное сопротивление при пахоте
5.Жидкая и газообразная фазы
6.Влияние на почву уплотнения и пути его снижения
7.Заключение
8.Список литературы

Вложенные файлы: 1 файл

реферат.docx

ФГБОУ ВПО Оренбургский Государственный Аграрный Университет

Реферат на тему:

Проверил: Кащеев А.В.

Введение
Основные физические свойства почвы
Характеристики строения почвы (пористость и плотность)

4.Твердая фаза почвы и ее влияние на удельное сопротивление при пахоте

5.Жидкая и газообразная фазы

6.Влияние на почву уплотнения и пути его снижения

Почва – элемент географического ландшафта. Первопричиной образования почв явились живые организмы (главным образом растения и микробы ), поселяющиеся в разрушенной выветриванием горной породе.

Происхождение почвы и ее свойства неразрывно связаны с условиями окружающей среды. Она отражает в своих свойствах исторический ход влияющих на нее природных условий, производительных сил и производственных отношений.

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Объемный и удельный вес. О б ъ е м н ы й в е с – вес единицы объема абсолютно сухой почвы в естественном сложении (с порами), или вес в граммах 1 см3 сухой почвы. Он определяется взвешиванием образца с ненарушенным строем, взятого в строго определенном объеме.

У д е л ь н ы й в е с – вес в граммах 1 см3 твердой массы почвы без пор. Удельным весом почвы называют отношение веса твердой ее фазы определенного объема к весу воды при 40оС в том же объеме.

Пористость (скважность). Суммарный объем пор между частицами твердой фазы (объем всех промежутков), выраженный отношением объема пор к объему почвы называется п о р и с т о с т ь ю, или с к в а ж н о с т ь ю. В отличии от пористого сложения почвы или от пористости горных пород или других тел, скважность почвы нередко называют порозностью.

Размер пор, форма и сочетание их весьма разнообразны, так как они являются производными от случайного расположения полидисперсных частиц механического состава – элементарных почвенных частиц, микроагрегатов и структурных отдельностей, крайне различных по размерам, форме и характеру их поверхностей. В зависимости от величины пор различают капиллярную и некапиллярную пористость.

Капиллярная пористость равна объему капиллярных промежутков в почвах и обусловлена наличием в почве глинистых минералов.

Некапиллярная пористость равна объему крупных пор и связана со структурным строением почвы.

Сумма обеих видов пористости составляет общую пористость почвы. Она вычисляется по формуле:

где отношение плотности сложения почвы (объемного веса) (ОВ) к плотности твердой фазы почвы (удельному весу) (УВ) составляет доля твердой фазы почвы, а за единицу принимается общий объем почвы со всеми порами. Величина пористости зависит от структурности, плотности, гранулометрического и минералогического состава почвы.

Эти промежутки по форме и размерам сильно изменяются во времени в зависимости от происходящих в почве физико-механических и биологических процессов. вследствие частичной или полной закупорки некоторые поры исчезают, другие возникают вновь.

В почвах возможна уплотненная укладка, если промежутки первого порядка будут заняты частицами или агрегатами, диаметр которых отвечает размерам пор.

Схема изменения плотности упаковки:

а – увеличение плотности; б – уменьшение плотности.

Пористость почвообразующих пород и почв различного механического состава колеблется значительно. Пористость тем выше, чем мельче механический состав почвы. Более крупные частицы образуют хотя и более крупные поры, но общий объем их несравненно меньше, чем сумма объема многочисленных пор, создаваемых мелкими (тонкими) частицами. Соотношение общей, внутриагрегатной и межагрегатной можно видеть из таблицы:

Пористость почв (%) по Н. А. Качинскому

Объем - ный вес (г/см 3 )

Удельный вес твер - дой фазы

стая Московской области

чернозем Курской области

Ореховато - глыбистый легко -

суглинистый солонец Сверд -

Пластичностью почвы называется способность ее в определенном интервале влажности под воздействием внешних сил изменять свою форму с сохранением новой приданной формы (способность к формованию и лепке). Это свойство обуславливается образованием гидротированных плотных оболочек вокруг мельчайших частичек почвы. Наибольшую пластичность имеют так называемые жирные, или тяжелые, глины, состоящие из тонких чешуйчатых частичек, сложенных в форме плотных штабелей. В зависимости от степени увлажнения характер пластичности меняется. Следует различать несколько характерных состояний почвы: нижний предел текучести и предел раскатывания в шнур.
Нижний предел текучести – это такое увлажнение почвы, при котором пласт почвы, разрезанный пополам, при повторном встряхивании сливается воедино. Это состояние влажности принимается за верхний предел пластичности.
Влажность почвы, при которой она перестает раскатываться в шнур, определяет предел раскатывания в шнур. Такое увлажнение принимается за нижний предел пластичности.

Число пластичности - это разность между верхним и нижним пределами пластичности. Пластичность тесно связана с гранулометрическим составом почв и обусловлена наличием в ней глинистых частиц, диаметр которых меньше 0,002 мм.

Глинистые почвы имеют число пластичности – 17, суглинистые – 7-17, супесь – менее 7, пески совершенно не пластичны. Кроме механического состава, существенное влияние на пластичность почвы оказывает состав коллоидной фракции, состав поглощенных катионов, а также содержание гумуса.

Липкость (клейкость) – способность почвы во влажном состоянии прилипать к вводимым в нее предметам или соприкасающимся с нею. Липкость определяется количеством влаги, соответствующим моменту, когда почвенная масса при некоторой наименьшей влажности начинает прилипать. Величина липкости определяется силой, необходимой, чтобы оторвать почву от поверхности прилипания. Выражается в г/см 2 .
Как и пластичность, она обусловлена наличием в почве глинистых частиц и воды, а также составом поглощенных оснований. У глинистых почв липкость значительная, у песка минимальная.
Липкость проявляется при увлажнении почвы, приближающейся к верхнему пределу пластичности. Сухая почва липкостью не обладает. Прилипание повышается по мере увлажнения примерно до 80% от полного насыщения почвы водой, затем начинает уменьшаться.
По липкости почвы делятся на предельно вязкие (> 15 г/см 2 ), сильно вязкие (5 - 15 г/см 2 ), средне вязкие (2 - 5 г/см 2 ), слабо вязкие (меньше 2 г/см 2 ).
С липкостью почвы связано важное агрономическое свойство почвы – физическая спелость. Когда при обработке почва перестает прилипать к сельскохозяйственным машинам и начинает крошиться на комки, то такое состояние почвы отвечает ее физической спелости.
Нижним пределом влажности, при котором возможна обработка почвы, является влажность, отвечающая полуторной величине максимальной гигроскопичности почвы, а верхним пределом – 60-70% полной влагоемкости данной почвы.

Связность – это свойство взаимного сцепления или притягивающего действия между почвенными частицами, которое измеряется силой, удерживающей частицы одну около другой. Оно обуславливается проявлением адсорбции, когезии, цементирующим действием различных веществ (глина, перегной, известь), степенью увлажнения почвы и другими факторами.

Набухание – это способность почвы изменять в объеме под влиянием различных факторов, главным образом увлажнения и замерзания. Большое значение в этом процессе играют почвенные коллоиды, особенно органические, способные резко увеличиваться в объеме при смачивании и уменьшаться при высыхании. Вследствие этого песчаные почвы с низким содержанием коллоидов практически не набухают, глинистые и суглинистые обладают значительной набухаемостью.

Набухание измеряется в объемных процентах по формуле:

где V_наб – процент набухания, V₁ – объем влажной почвы, V₂ – объем сухой почвы.

На величину изменения объема влияет минералогический состав почв, наличие и состав обменных катионов, количество органических веществ.

Усадка – это сокращение объема почвы при высыхании. Величина усадки зависит от тех же факторов, что и набухание. Усадка измеряется в объемных процентах по отношению к исходному объему:

где V_ус – процент усадки от исходного объема, V₁ – объем влажной почвы, V₂ – объем сухой почвы.

Твердость (плотность). Твердостью почвы называется способность ее оказывать сопротивление проникновению в нее твердых режущих тел род давлением.

Твердость в поле обычно устанавливают визуально, различая следующие степени плотности почвы:

а) рыхлая – осыпается со стенок разреза от прикосновения ножа, легко проникающего в почву;

б) рыхловатая – осыпается меньше предыдущей, почвенный разрез без затруднения копается лопатой, нож хорошо проникает в почву;

в) уплотненная (плотноватая) - удовлетворительно режется лопатой и ножом, нож с трудом входит в почву;

г) твердая – с трудом режется лопатой; стенки разреза очень плотные, нож с трудом входит а почву;

д) очень твердая – слабо поддается действию лопаты. Нож лишь оставляет черту, не проникая в почву. Эта степень твердости характерна для иллювиальных горизонтов сильносолонцеватых почв, солонцов и в ряде случаев подзолов (ортштейны, ортзанды) и пр.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРОЕНИЯ ПОЧВЫ (ПОРИСТОСТЬ И ПЛОТНОСТЬ)

Основными характеристиками строения почвы являются ее пористость и плотность (объемная масса).

Все виды почвы пронизаны порами, заполненными воздухом, водой или органическими включениями.

Читайте также: