Структура, общие физические и физико-механические свойства почвы

Содержание

Слайд 2

Содержание: Агрономическая характеристика структуры. Общие физические свойства. Физико-механические свойства.

Содержание:

Агрономическая характеристика структуры.
Общие физические свойства.
Физико-механические свойства.

Слайд 3

Понятие почвенной структуры Структурность - способность почвы распадаться на агрегаты. Почвенная

Понятие почвенной структуры

Структурность - способность почвы распадаться на агрегаты.
Почвенная структура

- совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава.
Научные труды о значение структуры в формировании агрономических свойств почвы:
П. А. Костычев В. P. Вильямс.
Теория структурообразования в работах К. К. Гедройца, А. Г. Дояренко, И. Н. Антипова-Каратаева, Н. А. Качинского, Н. И. Саввинова, П. В. Вершинина, А. Ф. Тюлина, Д. В. Хана, Э. Рассела.
Слайд 4

АГРОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРЫ Качественная оценка структуры определяется ее размером, пористостью, механической

АГРОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРЫ

Качественная оценка структуры определяется ее размером, пористостью, механической

прочностью и водопрочностью.
Наиболее агрономически ценны макроагрегаты размером 0,25 - 10 мм, с высокой пористостью (>45 %), механической прочностью и водопрочностью.
Структурной считается почва, содержащая более 55 % водопрочных агрегатов размером 0,25 - 10 мм.
Устойчивость структуры к механическому воздействию (связность) и способность не разрушаться при увлажнении (водопрочность) определяют сохранение почвой благоприятного сложения при многократных обработках и увлажнении.
Слайд 5

Агрономическое значение структуры оказывает положительное влияние на следующие свойства и режимы

Агрономическое значение структуры

оказывает положительное влияние на следующие свойства и

режимы почв:
физические свойства - пористость, плотность сложения;
водный, воздушный, тепловой, окислительно-восстановительный, микробиологический и питательный режимы;
физико-механические свойства - связность, удельное сопротивление при обработке, коркообразование; противозроэионную устойчивость почв.
Слайд 6

ОБРАЗОВАНИЕ СТРУКТУРЫ Основные процессы в формировании макроструктуры: 1) механическое разделение почвы

ОБРАЗОВАНИЕ СТРУКТУРЫ

Основные процессы в формировании макроструктуры:
1) механическое

разделение почвы на агрегаты (комки)
2) образование прочных, не размываемых в воде отдельностей.
Факторы структурообразования.
1. Физико-механические (и физические) факторы обусловливают процесс крошения почвенной массы под влиянием изменяющегося давления или механического воздействия - разделение почвы на комки в результате изменения объема (и давления) при переменном высушивании и увлажнении, замерзании и оттаивании воды в ней, давления корней растений, деятельности роющих и копающих животных и рыхлящего воздействия почвообрабатывающих орудий.
Слайд 7

2. Физико-химические факторы - коагуляция и нементирующее воздействие почвенных коллоидов. Водопрочность

2. Физико-химические факторы

- коагуляция и нементирующее воздействие
почвенных коллоидов.


Водопрочность приобретается в результате скрепления механических элементов и микроагрегатов коллоидными веществами (органическими и минеральными). Чтобы отдельности, скрепленные коллоидами, не расплывались от действия воды, коллоиды должны быть необратимо скоагулированы. Коагуляторы - 2- и 3-валентные катионы Са2+, Mg2+, Fe 2+
При наличии 1-валентных катионов, Na+, необратимой коагуляции не происходит и прочной структуры не образуется.
Слайд 8

Наиболее прочно скрепляющие вещества - органические коллоиды – (гуматы кальция) и

Наиболее прочно скрепляющие вещества - органические коллоиды – (гуматы кальция) и

минеральные коллоиды. Высокодисперсные минералы - глинистые и минералы гидроокисей Fe , Al. Наиболее водопрочная структура образуется при взаимодействии гуминовых кислот с минералами монтмориллонитовой группы и гидрослюдами. Менее водопрочная при взаимодействии с кварцем, аморфной кремнекислотой и каолинитом. Минералы гидроокисей Fe , Al в оструктуривании красноцветных глин и красноземов.
Слайд 9

3. Химические факторы образование труднорастворимых химических соединений (углекислого Ca, гидроокиси Fe,

3. Химические факторы

образование труднорастворимых химических соединений (углекислого Ca, гидроокиси Fe,

силикатов Mg и др.), которые при пропитывании агрегатов почвы цементируют их.
При временном избыточном увлажнении может проявиться оструктуривающая роль соединений Fe. В почве протекают восстановительные процессы, сопровождаемые образованием водорастворимых форм закисного Fe, которые пропитывают почвенные агрегаты. При подсыхании почвы развиваются окислительные процессы, при этом подвижные формы закисного Fe переходят в не растворимые соединения окисного Fe, цементируя почвенные агрегаты. Однако, эти агрегаты при высокой водопрочности имеют малую пористость (40 %), т.к. часть объема пор постепенно заполняется гидратом окиси Fe.
Слайд 10

4. Биологический фактор – основной в структурообразовании Растительность механически уплотняет почву

4. Биологический фактор – основной в структурообразовании

Растительность механически уплотняет почву и

разделяет ее на комки, участвует в образовании гумуса. Наибольшее оструктуривающее влияние - многолетняя травянистая растительность.
Деятельность червей - частички почвы, проходя через кишечный тракт дождевых червей, уплотняются и выбрасываются в виде небольших комочков – капролитов, обладающих высокой водопрочностью.
Коллоидные продукты жизнедеятельности и автолиза микроорганизмов являются цементирующими веществами в почве и способствуют структурообразованию.
Слайд 11

УТРАТА И ВОССТАНОВЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПОЧВЫ 1) Механическое разрушение структуры происходит под

УТРАТА И ВОССТАНОВЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПОЧВЫ

1) Механическое разрушение структуры происходит

под влиянием обработки почвы, передвижения по ее поверхности машин и орудий, людей, животных, под ударами капель дождя. Пути уменьшения механического разрушения почвенной структуры - обработка почвы в состоянии ее спелости и минимализация обработок.
2) Физико-химические причины утраты структуры связаны с реакциями обмена 2-валентных катионов (Са и Мg) ППК на 1-валентные (Na и NH4). При этом коллоиды (гумусовые вещества), прочно цементирующие механические элементы в агрегаты, пептизируются при увлажнении, и структурные отдельности разрушаются. Приемы химической мелиорации почв (известкование, гипсование), приводящие к обогащению ППК обменным кальцием, способствуют и улучшению структуры.
Слайд 12

3) Биологические причины разрушения структуры связаны с процессами минерализации почвенного гумуса

3) Биологические причины разрушения структуры связаны с процессами минерализации почвенного гумуса

- главного клеящего вещества при образовании структуры. Восстановление и сохранение структуры в условиях сельскохозяйственного использования почв осуществляется агротехническими методами. Улучшение структурного состояния почв возможно с помощью искусственных структур образователей. Агротехнические методы оструктуривания почв - посев многолетних трав, обработка почвы в спелом состоянии, известкование кислых почв, гипсование солонцов и солонцовых почв, внесение органических и минеральных удобрений
Слайд 13

Общие физические свойства - плотность почвы, плотность твердой фазы и пористость.

Общие физические свойства - плотность почвы, плотность твердой фазы и пористость.


П. А. Костычев, В. P. Вильямс, А. Г. Дояренко, Н. А. Качинский, И. Н. Антипов-Каратаев, С. В. Астапов, А. Ф. Лебедев, П. В. Вершинин, Ф. Е. Колясьев, А. Ф. Тюлин, А. А. Роде, С. И. Долгов, И. И. Ревут.
Плотность твердой фазы почвы - отношение массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при 4 0С.
Величина определяется соотношением в почве компонентов органических и минеральных частей почвы. Для органических веществ (сухой опад растений, торф, гумус) от 0,2 - 0,5 до 1,0 - 1,4 г/см3, для минеральных соединений от 2,1 - 2,5 до 4,0-5,18 г/см3. Для минеральных горизонтов - 2,4 - 2,65 г/см3,
торфяных 1,4 - 1,8 г/см3.

Слайд 14

Плотность почвы масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном

Плотность почвы

масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в

естественном сложении. г/см3
Зависит от минералогического и механического состава, структуры и содержания органического вещества, от обработки почвы и воздействие движущейся по поверхности почвы техники.
Наиболее рыхлая почва - сразу после обработки, постепенно уплотняется.
Более низкая плотность - верхние горизонты почв, содержащие больше органического вещества, лучше оструктуренные, подвергающиеся рыхлению при обработке.
Плотность почвы влияет на поглощение влаги, газообмен в почве, развитие корневых систем растений, интенсивность микробиологических процессов.
Оптимальная плотность пахотного горизонта для культурных растений - 1,0 - 1,2 г/см3.
Слайд 15

Оценка плотности суглинистых и глинистых почв (Н.А.Качинский)

Оценка плотности суглинистых и глинистых почв (Н.А.Качинский)

Слайд 16

Пористость (скважность) почвы суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы

Пористость (скважность) почвы

суммарный объем всех пор между частицами твердой

фазы почвы.
Выражают в процентах от общего объема почвы,
вычисляют по показателям плотности почвы (dv) и плотности твердой фазы (d)
Зависит от механического состава, структурности, деятельности почвенной фауны, содержания органического вещества, в пахотных почвах от обработки и приемов окультуривания почвы.
Слайд 17

Виды пористости Некапиллярные поры обеспечивают водопроницаемость, воздухообмен; капиллярная пористость создает водоудерживающую

Виды пористости

Некапиллярные поры обеспечивают водопроницаемость, воздухообмен; капиллярная пористость создает водоудерживающую

способность почвы, т. е. от ее значения зависит запас доступной влаги для растений.
Для создания устойчивого запаса влаги в почве при одновременном хорошем воздухообмене (аэрации) необходимо, чтобы некапиллярная пористость составляла 55 - 65 % oбщей пористости. Если меньше 50 %, ухудшается воздухообмен и развиваются анаэробные процессы в почве.
В агрономическом отношении важно, чтобы почвы имели наибольшую капиллярную пористость, заполненную водой и одновременно пористость аэрации не менее 15 % объема в минеральных и 30 - 40 % в торфяных почвах.
Общая пористость имеет наивысшие показатели в верхних горизонтах (в среднем 50 -55 %) и заметно снижается в нижележащих. Выше в суглинистых и глинистых почвах.
Слайд 18

Оценка пористости почв

Оценка пористости почв

Слайд 19

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Пластичность - способность почвы изменять свою форму под влиянием

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Пластичность - способность почвы изменять свою форму под влиянием какой-либо

внешней силы без нарушения сплошности и сохранять приданную форму после устранения этой силы.
Пластичность обусловлена илистой фракцией и зависит от влажности почвы.
В зависимости от влажности почвы различают (по Аттербергу) следующие константы пластичности:
верхний предел пластичности, или предел текучести, - весовая влажность, при которой стандартный конус под действием собственной массы (76 г) погружается в почву на глубину 10 см;
нижний предел пластичности, или предел раскатывания - весовая влажность, при которой образец почвы можно раскатать в шнур диаметром 3 мм без образования в нем разрывов;
Число пластичности - разность между показателями верхнего и нижнего пределов пластичности.
Наивысшее число пластичности (больше 17) - глинистые почвы; суглинистые - 7 - 17; супеси - меньше 7; пески не обладают пластичностью - близко к 0.
Слайд 20

Липкость (или прилипание) - свойство влажной почвы прилипать к другим телам.

Липкость (или прилипание)

- свойство влажной почвы прилипать к другим

телам. Отрицательно влияет на технологические свойства почвы - прилипание почвы к орудиям и ходовым частям машины увеличивает тяговое сопротивление и ухудшает качество обработки. Определяется силой, требующейся для отрыва металлической пластинки от почвы, выражается в г/см2. Проявляется при некоторой наименьшей влажности, увеличиваясь одновременно с ней, затем уменьшатся. Зависит от механического состава: наибольшая у глинистых и наименьшая - у песчаных; от состава обменных катионов и гумусности почвы.
По липкости почвы подразделяют (по H. А. Качинскому):
на предельно вязкие (>15 г/см'), сильновязкие (5 -15),
средние по вязкости (2 - 5), слабовязкие (меньше 2 г/см2).
Слайд 21

Физическая спелость состояние влажности, при котором почва хорошо крошится на комки,

Физическая спелость

состояние влажности, при котором почва хорошо крошится на комки,

не прилипая при этом к орудиям обработки.
Зависит от механического состава, состава обменных катионов и гумусированности почв.
Биологическая спелость почвы, под которой понимают такое состояние ее температурного режима, при котором начинают активно развиваться биологические процессы (деятельность микроорганизмов, прорастание семян и др.).
Слайд 22

Набухание увеличение объема почвы при увлажнении. Отрицательное свойство почв, т. к.

Набухание

увеличение объема почвы при увлажнении.
Отрицательное свойство почв,

т. к. при значительной ее выраженности может происходить разрушение почвенных агрегатов. Выражается в объемных процентах от исходного объема почвы.
Обусловлено сорбцией влаги почвенными частицами и гидратацией обменных катионов и зависит от содержания и состава почвенных коллоидов и обменных катионов.
Наибольшей набухаемостью обладают минералы с расширяющейся решеткой - монтиориллонит и вермикулит, наименьшей - минералы группы каолинита.
Повышению набухаемости способствует насыщение почвы ионом Na. Значительной набухаемостью характеризуются органические коллоиды. Высокая набухаемость у солонцовых почв.
Слайд 23

Усадка - сокращение объема почвы при высыхании. Явление обратное набуханию, и

Усадка - сокращение объема почвы при высыхании. Явление обратное набуханию, и

зависит от тех же факторов. Чем больше набухаемость почвы, тем сильнее ее усадка. Выражают в процентах от объема исходной почвы. Сильная усадка почвы приводит к образованию трещин, разрыву корней растений, повышению потерь влаги за счет испарения.
Слайд 24

Связность почвы - способность сопротивляться внешнему усилию, стремящемуся разъединить частицы почвы.

Связность почвы - способность сопротивляться внешнему усилию, стремящемуся разъединить частицы почвы.

Выражают в кг/см2. Вызывается силами сцепления между частицами почвы; зависит от механического и минералогического состава почвы, структурного состояния, влажности, гумусированности и особенностей ее сельскохозяйственного использования. Наибольшая связность - глинистые почвы, богатые минеральным илом, наименьшая - песчаные. Максимальная связность наблюдается при влажности почв, близкой к влажности завядания. Связность возрастает при насыщении почвы ионами Na, при этом почва диспергируется, ее удельная поверхность увеличивается, возрастают и силы сцепления между частицами. Снижается при улучшении структуры. Связные почвы лучше противостоят эрозии, при увеличении связности удельное сопротивление повышается, увеличиваются затраты на обработку.