Теплові властивості і регулювання теплового режиму ґрунту.
Лекція 4
Екологічні режими грунтів
1. Стан і форми вологи у ґрунті
2. Водні властивості та водний режим ґрунту.
3. Аерація і повітряні властивості ґрунту
4. Теплові властивості і регулювання теплового режиму ґрунту.
Література:
1. Ґрунтознавство з основами геології : навчальний посібник / Гнатенко О. Ф., Капштик М. В., Петренко Л. Р., Вітвицький С. В. – К.: Оранта, 2005. – 648 с.
2. Назаренко І.І. Грунтознавство з основами геології : підручник / І.І. Назаренко, С.М. Польчина, В.А. Нікорич. – Ченівці: Книги-ХХΙ, 2006. – 504 с.
3. Ковриго В.П. Почвоведение с основами геологии : [учеб. и учеб. пособия для студ. высш. уч. завед.] / В.П. Ковриго, И.С. Кауричев, Л.М. Бурлакова ; под ред. В.П. Ковриго. – М.: Колос, 2000. – 416 с.
Самостійна робота. Потенціал ґрунтової вологи. Сорбційні та капілярні явища в ґрунті. Токсичність солей та солестійкість рослин. Радіоактивність ґрунту. Заходи щодо регулювання водного режиму грунту. Грунтове повітря, його форми і склад.
Стан і форми вологи у ґрунті
Засновник гідрології Г.Н. Висоцький порівнював ґрунтову вологу з кров’ю організму, оскільки вона забезпечує переміщення речовин та постачання рослин вологою.
Рідка фаза ґрунту є найбільш рухомою, динамічною і водночас активною його частиною. В ґрунтовому розчині мінеральні й органічні речовини знаходяться в молекулярному, колоїдному та іонному станах.
Вода в природі виконує такі функції:
|
|
|
· забезпечує фізичні і хімічні процеси;
· є потужною транспортною геохімічною системою, яка сприяє переміщенню речовин у просторі.
У житті ґрунту вода виконує 6 функцій:
– є одним із факторів ґрунтоутворення й процесів вивітрювання мінералів;
– під впливом води проходить формування ґрунтового профілю;
– гумусоутворення;
– хімічні реакції відбуваються тільки у водному середовищі;
– регулювання температури ґрунту відбувається за допомогою води;
– вона є одним із факторів життя рослин та організмів, а також родючості ґрунтів.
Порції ґрунтової води, які мають однакові властивості, називаються формами води. Загальна кількість води в ґрунті в даний момент, виражена в % по відношенню до абсолютно сухої наважки, називається йоговологістю.
Вологість ґрунту – дуже динамічна величина, що залежить від кількості опадів і температури; при цих рівних умовах – від гранскладу й гумусованості ґрунту. Головним джерелом вологи в ґрунті є опади.
Межі значень вологості, які характеризують виникнення різних форм і категорій ґрунтової вологи називаються грунтово-гідрологічними константами.
Розрізняють п’ять грунтово-гідрологічних констант (Роде, 1965), які відображують у відсотках від ваги або об’єму ґрунту. До них належать :
|
|
|
· Максимально адсорбційна вологоємкість (МАВ)
· Максимально гігроскопічність (МГ)
· Вологість стійкого в’янення рослин
· Найменша або польова вологоємкість (НВ)
· Повна або повна водомісткість (ПВ)
Присутність і пересування вологи в ґрунті, її доступність рослинам зумовлена дією сорбційних, осмотичних, меніскових і гравітаційних сил а також температурою.
За природних умов вплив окремих сил на ґрунтову вологу розмежувати дуже важко. Для характеристики сукупної дії сил введено поняття термодинамічного потенціалу ґрунтової вологи, який являє собою суму чотирьох потенціалів: осмотичного, гравітаційного, капілярно-сорбційного і пневматичного, або потенціалу зовнішнього газового тиску.
Приклади: Грунт, який не містить солей і повністю насичений водою, має потенціал ґрунтової вологи рівний нулю. Максимальне значення потенціалу дорівнює 7 і характерне сухому ґрунту.
Згідно класифікації А.А. Роде (1965) у ґрунтах розрізняють п’ять категорій (форм) ґрунтової води: тверду, хімічно зв’язану, пароподібну, сорбовану (фізично зв’язану) та вільну.
Виділяють хімічно зв'язану, фізично зв'язану та вільнуформи рідкої ґрунтової води залежно від характеру її зв'язку з твердою фазою ґрунту.
|
|
|
І. Хімічно зв'язана . Входить до складу твердої фази ґрунту, не пересувається, не бере участі у фізичних процесах, не випаровується при температурі 100°С, в формуванні водного режиму участі не бере. Ділиться на:
· конституційну – група ОН у хімічних сполуках типу Fe(OH)3,
· кристалізаційну – молекули води в речовинах типу CaSO4-2H2O.
ІІ. Фізично зв'язана (сорбована). Це вода, сорбована поверхнею ґрунтових часток у вигляді плівки, вона може сорбуватись як із пароподібного, так і рідкого стану. Фізично зв'язана вода за міцністю зв'язку з твердими частинками ґрунту поділяється на:
1. щільнозв'язану (гігроскопічну ):
Це вода, поглинена ґрунтом із пароподібного стану, утримується частинками ґрунту під дуже великим тиском, тому нерухома, дуже ущільнена, густина її досягає 1,5-1,8 г/см3, замерзає при температурі -78°С, не розчиняє речовини, не доступна рослинам, за фізичними властивостями наближається до твердих тіл.
Властивість ґрунту сорбувати пароподібну воду називають гігроскопічністю. Кількість води, яка може сорбуватись ґрунтом, залежить від відносної вологості повітря. Наприклад, при відносній вологості повітря 20-40 % має місце сорбція води безпосередньо ґрунтовими частинками з утворенням моно-, бімолекулярного шару.
|
|
|
Максимальна кількість води, яку може поглинути ґрунт з пароподібного стану при відносній вологості повітря приблизно 95-100%, називається максимальною гігроскопічністю (МГ).
2. пухкозв'язану (плівчасту).
Ґрунт не може сорбувати пароподібну форму більше від МГ, але рідку воду може сорбувати і в більших кількостях. Вода, яка утримується в ґрунті сорбційними силами зверху МГ – це вода плівкова, або пухкозв'язана. Утворює полімолекулярну плівку навколо ґрунтових частинок. Товщина її досягає декількох десятків і навіть сотень діаметрів молекул води.
Плівкова вода може переміщуватися в рідкому стані від ґрунтових частинок з більш товстими водяними плівками до частинок, у яких вони тонші. Швидкість її руху декілька сантиметрів на рік. Частково доступна рослинам
Вміст її у ґрунті залежить від тих же факторів, що і вміст гігроскопічної. У середньому, для більшості ґрунтів її кількість складає 7–15 %, деколи в глинистих ґрунтах досягає 30–35 % і знижується у піщаних до 3–5 %.
Максимальна кількість плівкової води в ґрунті називається максимальною молекулярною вологоємністю (ММВ).
ІІІ. Вільна вода міститься в ґрунті зверх ММВ, знаходиться поза дією сорбційних сил. У ґрунтах вона присутня у двох формах:
а) капілярна вода – утримується в ґрунті в порах малого діаметра (< 8 мм) капілярними (менісковими) силами. Ці сили виникають внаслідок наявності в поверхні рідини ненасичених молекул, які є джерелом надлишкової поверхневої енергії. Це веде до утворення на поверхні рідини нібито плівки, що має поверхневий натяг, або поверхневий тиск. Він являє собою різницю між атмосферним тиском і тиском рідини. Капілярна вода рідка, рухома, розчиняє й переміщує речовини, доступна рослинам. Ділиться на:
· Капілярно-підвішена вода заповнює капілярні пори при зволоженні зверху (після дощу, поливу). Вона може рухатись у всіх напрямках.
· Капілярно-підперта вода утворюється в ґрунтах при піднятті води знизу від горизонту ґрунтових вод по капілярах на деяку висоту.
· Капілярно-посаджена вода утворюється у шаруватій ґрунтовій товщі дрібнозернистого шару при підстиланні його шаром крупнозернистим, над границею зміни цих шарів.
б) гравітаційна вода – переміщується в ґрунті під дією гравітаційних сил, тобто під дією власної ваги, знаходиться поза впливом сорбційних і капілярних сил, рідка, має високу розчинну здатність, рухома, доступна рослинам. Зустрічається у двох видах
· просочувана, яка пересувається з низхідним током під впливом сил тяжіння, коли її кількість перевищує стримувальну здатність меніскових сил.
· підперту (підземну) –волога водоносних горизонтів утримується внаслідок непроникності водопідпірного шару. Вона міститься у водоносному шарі – породі, яка легко пропускає вільну воду і насичена нею (галечник, піщаники, піски, вапняки).
Наявність значної кількості гравітаційної води - явище несприятливе, свідчить про надлишкове зволоження, приводить до утворення гідроморфних ґрунтів
Розрізняють такі основні типи підземних вод:
· Верховодка–приурочена до горизонтів ґрунтового профілю, залягає на лінзах водотривких горизонтів (І, G1, вічна мерзлота, глинисті прошарки). Не має значного водозбору, формується локально після опадів, сніготанення.
· Ґрунтова вода– розташована в першому від поверхні постійному водоносному горизонті. Формується за рахунок атмосферних опадів у межах великого водозбору, не перекривається водотривкою покрівлею, не напірна
· Міжпластова вода–знаходиться у водоносних горизонтах, що залягають між водотривкими пластами. Виділяється:
напірна вода (артезіанська), що знаходиться у водоносних горизонтах, перекритих і підстелених водотривкими пластами, приурочена до пластів, що синклінально залягають, має напір, може мати зв'язок із ґрунтовими водами;
безнапірна - не приурочена до синклінальних пластів, а тому не має гідравлічного напору.
Водні властивості ґрунту
Водними (водно-фізичними, гідрофізичними) властивостями називається сукупність властивостей ґрунтів, що визначають поведінку ґрунтової вологи в її товщі.
Найбільш важливі з них: водоутримуюча здатність ґрунту, вологоємність, водопідйомна здатність, потенціал ґрунтової води, водопроникність.
Водоутримуюча здатність – здатність ґрунту утримувати воду, яка міститься в ньому, від стікання під дією сили тяжіння; кількісною характеристикою водоутримуючої здатності с вологоємність.
Вологоємність ґрунту – здатність поглинати й утримувати певну кількість води.
Залежно від сил, що утримують воду в ґрунті, виділяють наступні види вологоємності: максимальну адсорбційну (МАВ), максимальну молекулярну (ММВ), капілярну ( KB ), найменшу (НВ), повну (ПВ).
МАВ – найбільша кількість води, яка може утримуватися сорбційними силами на поверхні ґрунтових часток, відповідає кількості щільно зв'язаної води, що міститься в ґрунті, приблизно дорівнює МГ.
ММВ – характеризує верхню межу вмісту в ґрунті плівкової води. Залежить, в основному, від гранулометричного складу ґрунту (глина – 25–30%, пісок – 5–7%). Це важлива гідрологічна константа, бо є нижньою межею доступної для рослин води.
KB – найбільша кількість капілярно-підпертої води, яка може утримуватись ґрунтом, що знаходиться в межах капілярної кайми. Залежить від пористості ґрунтів і від висоти шару насиченого ґрунту над дзеркалом ґрунтових вод, тому KB не є константою.
НВ – максимальна кількість капілярно-підвішеної води, яку може утримати ґрунт після стікання надлишку води при глибокому заляганні ґрунтових вод. Залежить від гранскладу, структурності ґрунту (піщані - 5-10%, супіщані - 10-20%, суглинкові - 20-30%, глинисті - 30-45%). Це одна з найважливіших гідрологічних характеристик ґрунту, константа, верхня межа оптимального зволоження. В природі вона спостерігається після рясних опадів чи період сніготаяння. При НВ грунт містить максимальну кількість вологи, доступної для рослин. Вимірюється у % від маси сухого грунту, від об’єму ґрунту, в мм і м3/га
Терміну НВ відповідають терміни польова вологоємність (ПВ), загальна вологоємність (ЗВ) та гранично польова вологоємність (ГПВ), останній термін широко використовується в агрономічній практиці при меліорації.
НВ залежить від: гранулометричного і хімічного склад грунту, його структурності, щільності та пористості.
Приклад: Ґрунти глинистого гран складу мають НВ 350-–400 мм/га у метровому шарі, піщані, супіщані – 200–250 мм. Ґрунти з добре розвинутою грудочковато-зернистою структурою у середньому мають НВ 250-300 мм/га, у безструктурних ґрунтах ця величина вища.
Дефіцит вологи у грунті – це величина, що дорівнює різниці між НВ та фактичною вологістю грунту.
Оптимальною вважається вологість ґрунту, що складає 70–100 % НВ
ПВ – найбільша кількість вологи, яку може вмістити ґрунт при повному заповненні всіх пор, за винятком защемлених, тому ПВ приблизно дорівнює пористості ґрунту (в об'ємних процентах).
До ґрунтово-гідрологічних констант відносяться також:
· МГ (описана вище);
· вологість в'янення (ВВ) – це вологість, при якій рослини проявляють ознаки стійкого в'янення. ВВ ~ 1.5МГ, це нижня межа доступної для рослин вологи. ВВ приблизно дорівнює ММВ, але залежить не тільки від властивостей ґрунту, а й від типу рослин;
· вологість розриву капілярного зв'язку (ВРК) – це кількість води, при якій розривається суцільний потік капілярної води в ґрунті, ~ 65–70% від НВ, відповідає нижній межі оптимальної зволоженості ґрунту.
Різниця між НВ і ВВ характеризують діапазон активної вологи (ДАВ) або максимально можливі запаси доступної вологи (ММЗДВ):
ДАВ=НВ – ВВ
За показником НВ визначають норми зрошення за формулою:
Н = НВ – W,
Де Н – норма зрошення, м3, НВ – найменша вологоємність, м3, W – запас вологи в грунті, м3
Водопроникність – це здатність ґрунтів всмоктувати й пропускати через себе воду, яка поступає з поверхні.
Це одна з важливих ґрунтово-гідрологічних характеристик, що впливає на особливості формування стоку, водний режим ґрунту. Процес руху води має два етапи: всмоктування (інфільтрація) та просочування (фільтрація).
Водопроникність залежить від: гранулометричного складу і хімічних властивостей, структурного стану, щільності, вологості й тривалості зволоженості ґрунту. Вимірюється об'ємом води, який переходить через одиницю площі поперечного перерізу за одиницю часу (коефіцієнтом фільтрації). Величина ця дуже динамічна й змінюється як за профілем ґрунтів, так і просторово.
Оцінка водопроникності ґрунтів важкого гранулометричного складу (Качинсъкий, 1970):
провальна – водопроникність (у см) за 1 годину при тиску 5 кПа і температурі води 10°С більше 1000;
надлишково висока – 1000-500;
найкраща – 500-100;
добра – 100-70;
задовільна – 70-30;
незадовільна < 30.
Водопроникність грає як позитивну, так і негативну роль. Приклади: При низьких її значеннях можуть спостерігатися такі негативні явища, як вимокання культур, застій води на поверхні ґрунту, заболочення, стік води по поверхні схилу і розвиток ерозії. При дуже високій водопроникності не створюється достатній запас води в кореневмісному шарі ґрунту, а при зрошенні спостерігаються великі втрати води, що призводить до екологічних проблем.
Для підвищення водопроникності використовується глибоке розпушування, щілювання, піскування, збагачення органічною речовиною, штучне структуроутворення.
Водопідіймальна здатність ґрунту – це його властивість викликати висхідне пересування в ньому води за рахунок капілярних сил.
Чим важчі ґрунти і менш структурні, тим більша потенційна висота підняття води по капілярах, а швидкість підйому – менша. Капілярні сили починають проявлятись в порах діаметром 8 мм, але особливо яскраво – у порах діаметром 0,1-0,003 мм.
Витрати води з ґрунту рослинами характеризується транспіраційним коефіцієнтом (ТК) – кількістю води, яка необхідна для утворення одиниці сухої маси рослини. Для більшості культурних рослин ТК коливається в межах 400–600, досягаючи деколи 1000, тобто для утворення 1 т сухої органічної речовини біомаси витрачається 400–600 т і більше води з ґрунту.
Водний режим ґрунтів
Водний режим ґрунту - це сукупність явищ надходження води в ґрунт, її переміщення, змін фізичного стану, втрати з ґрунту. Основи вчення про водний режим ґрунтів і його типи закладені Г.М.Висоцьким (1899).
До елементів водного режиму (балансу) належать: поглинання, фільтрація, капілярне підняття, поверхневий стік, низхідний та боковий стоки, фізичне випаровування, десукція, замерзання, розмерзання, конденсація води.
Залежно від співвідношень цих явищ у ґрунтах складається тип водного режиму (ТВР). Згідно з О. А. Роде (1956), можна виділити шість типів водного режиму ґрунтів:
мерзлотний – наявність шару багаторічної мерзлоти, що не дає змоги просочуватись униз (інфільтрація) гравітаційній воді; властивий ґрунтам, які формуються в області багаторічної мерзлоти. Протягом більшої частини року ґрунтова вода знаходиться у твердому стані у вигляді льоду. У теплий період лід розмерзається зверху вниз і над мерзлим шаром утворюється надмерзлотна верховодка. Вода витрачається на випаровування, боковий стік. Ґрунт постійно вологий. Протягом більшої частини вегетаційного періоду волога підтримується на рівні від НВ до ПВ і ніколи не буває нижчою від вологи в'янення (ВВ).
промивний – перевищення інфільтрації води над випаровуванням її в атмосферу; властивий ґрунтам лісових зон тайги, вологих субтропіків і тропічних лісів, помірних широколистяних лісів, де річна сума опадів перевищує річну випаровуваність. Ґрунти мають надлишок води.
періодично промивний – випаровування води в атмосферу в окремі роки і за багаторічний період в цілому дорівнює величині інфільтрації; характерний для ґрунтів, які формуються при річній сумі опадів, що приблизно дорівнює річній випаровуваності. Це характерно для зони лісостепу з вилугуваними, типовими чорноземами. Наскрізь вода проникає один раз в 10-15 років. Періодично (не щорічно) весь профіль насичується водою до НВ. У нижній частині профілю періодично волога падає до ВРК, а у верхній - до ВВ.
непромивний – випаровування та інфільтрація вологи з товщі ґрунту однакові; властивий зонам, де середня річна норма опадів менша від середньорічної випаровуваності (степ, посушлива савана). Ґрунтова товща промочується на глибину 0,5–2 м, нижче знаходиться шар із постійно низькою вологою. У верхній частині профілю відповідно з режимом опадів волога коливається в межах від ПВ до ВВ, у нижній – від вологи розриву капілярів (ВРК) до ВВ протягом року.
випітний – випаровування переважає над інфільтрацією. Характерний для ґрунтів, у профілі яких є капілярна торочка ґрунтових вод; має місце в ґрунтах аридного клімату, але в яких ґрунтові води близькі до поверхні. В них капілярна кайма періодично піднімається до поверхні, ґрунтові води випаровуються фізично і в разі наявності солей, розчинних у воді, поверхневі горизонти збагачуються ними. Формуються лугові солончаки і солончакові ґрунти
десуктивно-випітний – подібний до випітного, однак відрізняється від нього тим, що волога капілярної торочки ґрунтових вод використовується кореневою системою рослин і витрачається на десукцію – випаровування поверхнею листків рослин. Має місце при формуванні лугових ґрунтів, лугово-чорноземних, лугово-каштанових. Режим зволоження складається з двох періодів – весною і після сильних опадів профіль ґрунту промочується до ґрунтових вод, у посушливий - вода піднімається вверх.
Крім цих ще виділяють також:
водонасичений(водозастійний) режим характеризує болотні ґрунти атмосферного зволоження і деколи ґрунтового зволоження. Волога ґрунту зберігається протягом року в межах повної вологоємкості (ПВ) і тільки в посушливі періоди знижується до найменшої вологоємкості (НВ),
періодично водонасичений (водозастійний) режим має місце у болотних ґрунтах ґрунтового зволоження. Відповідно із сезонними коливаннями рівня ґрунтових вод волога ґрунту варіює від повної до найменшої вологоємкості, але в окремі періоди поверхневий горизонт може висушуватись і нижче від найменшої вологоємкості.
Промивний сезонно-посушливийрежим характерний для територій з двома контрастними сезонами: дощового з вологістю грунту від ПВ до НВ і посушливого.
Аридний(посушливий) - весь профіль ґрунту сухий протягом всього року. Волога близька до ВВ або навіть нижча. Формуються напівпустельні ґрунти.
Затоплюванийрежим характерний для ґрунтів, які періодично затоплюються водами рік, схилів, дощовими або іншими водами (заплави річок).
Амфібіальний режим - у постійно затоплюваних маршах і плавнях дельт річок, у морських і озерних мілководдях, або в періодично затоплюваних приливними водами манграх.
Іригаційнийхарактерний для штучно зрошуваних ґрунтів.
Осушувальнийхарактерний для осушених болотних і заболочених ґрунтів. Регулювання водного режиму проводять за допомогою меліорації, агромеліоративних і агротехнічних прийомів
Виникнення ТВР залежить від: клімату, рельєфу, водних властивостей, рівня ґрунтових вод, наявності мерзлоти, характеру рослинності, діяльності людини.
Аерація і повітряні властивості ґрунту.
Аерацією або газообміном ґрунтуназивається процес обміну між ґрунтовим і атмосферним повітрям.
Газообмін має велике значення для рослин. Основну масу органічної речовини вони будують завдяки асиміляції СО2 з повітря. Чим кращий газообмін у ґрунті, тим більше насичується приґрунтовий шар повітря вуглекислим газом і тим сприятливіші умови для росту рослин.
Газообмін у ґрунті залежить від таких факторів:
- температури, яка зумовлює розширення і стискання ґрунтового повітря;
- вітру, який підсилює дифузію;
- коливань атмосферного тиску;
- опадів і випаровування$
- щільності (чим пухкіший ґрунт, тим більше в ньому повітря і тим швидше здійснюється аерація);
- структури ґрунту (у структурних ґрунтах газообмін здійснюється швидко, в безструктурних – дифузія повітря повільніша).
Для створення сприятливого повітряного режиму здійснюють глибоку оранку, боронування, культивацію. У період вегетації рослин повітряний режим покращують, знищуючи кірку просапуванням. У заболочених ґрунтах повітряний режим покращують осушенням.
Диханням ґрунту називається виділення з ґрунту в приземний шар атмосфери СО2. Воно характеризується швидкістю виділення СО2 за одиницю часу з одиниці поверхні і змінюється від 0.01 до 1,5 г/м2/год. Залежить від аерації, інтенсивності споживання О2 і продукування СО2.
За добрих умов аерації грунт замість поглинутого кисню виділяє в атмосферу еквівалентну кількість вуглекислого газу.
Аерація здійснюється через вільні від вологи ґрунтові пори.
В основі аерації лежить дифузія – переміщення газів у ґрунтовому повітрі чи атмосфері від місць з високим парціальним тиском до місць з більш низьким.
Інтенсивність дифузії характеризується коефіцієнтом дифузії, який являє собою об’єм газу в см3, який здатен пройти через 1 см2 поверхні при товщі шару 1см і градієнті концентрації, рівному 1. Коефіцієнт дифузії газів ґрунтового повітря майже у 10 разів менше, ніж в атмосфері.
Нормальний газообмін відбувається при об’ємі пор аерації не менше 20%. Інтенсивність аерації в значній мірі залежить від повітропроникності та повітроємкості ґрунтів.
Повітропроникність – здатність ґрунту перепускати через себе повітря. Вона вимірюється об’ємом повітря у міліметрах, яке проходить за одиницю часу через 1 см2 ґрунту товщиною в 1 см при певному тиску. В природних умовах через 1 см2 ґрунту товщиною 1 см кожну секунду проходить до 1 л і більше повітря.
Повітроємкість – кількість повітря, яку грунт здатен утримувати у своїх порах. Відображається у % від об’єму ґрунту.
В повітряно-сухому ґрунті повітроємність визначають як різницю між загальною пористістю і об’ємом гігроскопічної вологи.
Повітроємкість ґрунту, з вологістю що відповідає НВ, дорівнює об’єму некапілярних пор. Якщо в цьому випадку об’єм пор зайнятих повітрям становить менше 15%, то газообмін вважають незадовільним. Для мінеральних ґрунтів оптимальні умови для аерації створюються при вмісті повітря 20–25%, а у торфових –30–40% від загального об’єму ґрунту.
Повітряний режим ґрунту – сукупність процесів надходження, пересування, зміни газового складу і фізичного стану ґрунтового повітря при його взаємодії з атмосферою і фазами ґрунту.
В змінах повітряного режиму спостерігається добова та сезонна динаміка.
Найбільш сприятливий режим складається, коли вміст ґрунтового повітря становить 20–25% від об’єму ґрунту.
Вміст СО2 > 2–3%, а кисню <19–18% вважається несприятливим для більшості рослин. Тому агротехнічні заходи повинні бути спрямовані на покращення складення ґрунту, збільшення загального об’єму його пор і пор аерації.
До таких агрозаходів відносять:
· вапнування і гіпсування;
· застосування органічних і мінеральних добрив;
· поглиблення орного шару і руйнування плужної підошви;
· знищення ґрунтової кірки;
· розпушування міжрядь;
· висів багаторічних трав;
· меліорація заболочених ґрунтів.
Теплові властивості і регулювання теплового режиму ґрунту.
Для розвитку рослин і життєдіяльності мікроорганізмів необхідні певні теплові умови ґрунту.
Джерелами тепла є:
· промениста енергія сонця;
· радіація атмосфери і внутрішньо земне тепло;
· енергія розкладу органічних речовин;
· радіоактивний розпад.
Проте, основне джерело тепла в ґрунті – сонячна енергія, в незначній мірі впливає внутрішня теплота землі і теплота, яка виділяється при окисленні і розкладі органічних речовин.
Лише 50% сонячної енергії досягає земної поверхні, 30% розсіюється і відбивається, а 20% поглинається хмарами і верхніми шарами атмосфери.
Відношення кількості променевої енергії Сонця, відбитої поверхнею ґрунту, що відображена у % до загальної енергії, яка надійшла на цю поверхню називається альбедо.
Кількість енергії, яка надходить у грунт залежить від:
· грунтово-кліматичноі зони;
· погодних умов;
· рельєфу і експозиції схилів;
· присутності рослинного покриву;
· забарвлення ґрунту, його фізичних і теплових властивостей.
До теплових властивостей ґрунту належать теплопоглинання, тепловипромінювання, теплоємність і теплопровідність.
Теплопоглинання – це здатність ґрунту поглинати тепло сонячних променів. Залежить від:
· кольору ґрунту (темні ґрунти поглинають більше тепла, ніж світлі);
· рельєфу (ділянки ґрунту, які мають нахил на південь, поглинають сонячного тепла більше, ніж ґрунти північних схилів);
· рослинного покриву (він зменшує тепло поглинання)
Тепловипромінювання – це віддача ґрунтом теплоти в атмосферу. Залежить від:
· вологості ґрунту (чим більше в ньому води, тим сильніше він втрачає теплоту, і навпаки);
· гумусованості ґрунту (ґрунти, які містять багато гумусу, випромінюють менше тепла, ніж бідні на нього ґрунти)
· рослинного покриву (він зменшує втрату теплоти);
· снігового покриву (також зменшує втрату теплоти).
Теплоємність – це здатність ґрунту вбирати в себе ту чи іншу кількість теплоти. Вона вимірюється кількістю тепла в калоріях, яка необхідна для нагрівання 1 см3 чи 1 г ґрунту на 1оС. Залежить від, насамперед, від вологості (чим вологіший ґрунт, тим більше теплоти треба для його нагрівання. Саме тому, піщані ґрунти тепліші, ніж глинисті, також вони повільніше охолоджуються. Весною піщані ґрунти можна обробляти на 2-3 тижні раніше, ніж суглинисті ґрунти.
Складові частини ґрунту мають різну теплоємність: вода – 1; гумус – 0,477; глина – 0,233; кварц –0,198. Найменша теплоємність у ґрунтового повітря.
Теплоємкість буває питома (1г на 1оС) та об’ємна (1см3 на 1оС).
Теплопровідність – це здатність ґрунту проводити теплоту від нагрітих шарів до холодних. Вона залежить від теплопровідності складових частин ґрунту. Найменшу теплопровідність має повітря, трохи більшу – вода, найбільшу – мінеральні речовини ґрунту.
Гумус – поганий провідник теплоти. Чим більше гумусу і повітря у ґрунті, тим гірше він проводить тепло, тобто тим довше він утримує акумульовану сонячну енергію. І навпаки, ґрунти, які містять мало гумусу, безструктурні, щільні, з невеликим вмістом повітря, сильно зволожені, втрачають тепло дуже швидко.
Тепловим режимом ґрунтуназивається сукупність процесів надходження, переносу, акумуляції і віддачі тепла.
Математично тепловий режим ґрунту характеризується з допомогою радіаційного і теплового балансів.
Радіаційний баланс– це співвідношення між кількістю сонячної радіації. поглинутої і випроміненої ґрунтом.
Тепловий баланс складається з показника радіаційного балансу (Тб), витрат тепла на транспірацію і фізичне випаровування вологи (Тт), на теплообмін між поверхнею ґрунту і його більш глибоких шарів (Тп), нагрівання повітря (Тк) і має наступний вигляд:
Тб=Тт+Тп+Тк
Від особливостей теплового режиму залежать:
· тривалість вегетаційного періоду рослин;
· видовий склад і продуктивність рослинного покриву;
· водяний і повітряний режими;
· чисельність і активність мікроорганізмів;
· швидкість розкладання органічних і перетворення гумусових речовин;
· темпи вивітрювання та інтенсивність хімічних реакцій тощо.
ПИТАННЯ САМОКОНТРОЛЮ:
1. Як впливають кисень і вуглекислий газ ґрунтового повітря на біологічні процеси в ґрунті і на життя рослин?
2. Від яких властивостей ґрунту залежать повітроємкість, повітропроникність і газообмін ґрунтового повітря?
3. Як досягається регулювання повітряного ґрунту?
4. Яка роль води в ґрунті?
5. Які форми ґрунтової води вам відомі?
6. Дайте характеристику категоріям ґрунтової води.
7. Що собою являє грунтово-гідрологічні константи? Назвіть і охарактеризуйте їх.
8. Чим характеризується водний режим і які типи водного режиму вам відомі?
9. Які прийоми застосовують для регулювання водного режиму ґрунту?
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 121; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!