uchebnik13

или

(24)

Приведенный выше порядок вычислений агрегатной и меж­ агрегатной порозности может быть применим лишь к хорошо

оструктуренным почвам (целинам и залежам), где весь объем

пор приходится на поры внутри агрегатов и между ними. Для

почв, распыленных в тои или иной мере, для расчета агрегатной

порозности необходимо знать, помимо порозности агрегата, их

долю в общем объеме почвы.

I При наличии величин порозности агрегатов разной крупности за Р а бе­

рут среднее значение.

121

Например: в пахотном слое Робщ• = 60%;

порозность отдельных агрегатов Р.,. агр. = 55%;

доля агрегатов по объему к пахотному слою = 80 Об •

Тогда

Расчет доли агрегатов в % к объему взятой по ч в ы. Буром берут определенный объем почвы, напр. Vn -500 ем3 • Определяют влажность (взятием добавочного образца) и удельный вес скелета (dv ). Рассыпают взятый образец на стекле или бумаге

и вручную отбирают крупные комки. Остальную часть почвы

просеивают через сито с отверстиями диаметром 0,5 ММ. Отсеян­

ную пыль взвешивают. Зная вес пыли в воздушно-сухом состоя­

нии или при естественной влажности и зная ее влажность,

находят вес абсолютно сухой пыли (Р). По весу пыли и удель­

ному весу скелета почвы находят объем пыли

р

V=Тv·

Затем вычисляют долю пыли к объему взятой почвы (в данном

случае к 500 ем3):

Vn -100

V-x

В00'

•I

55-65 Культурный пахотный слой

свыше 70 Почва вспушена

50-55 Удовлетворительная для пахотного слоя

<50 Неудовлетворительная для пахотного слоя

25-40 Характерна для уплотненных иллювиальных

горизонтов.

Порозность культурной песчаной почвы 45-50%.

Поры, занятые воздухом, должны составлять 20-25% общеи

порозности.

122

ГЛАВА IV

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ СВОЙСТВ ПОЧВ

И СОСТАВА ПОЧВЕННОГО ВОЗДУХА

Почвенный воздух отличается от атмосферного количествен­

ным и качественным составом_

Количество СО2 в почвенном воздухе при нормальной аэра­

ции в десятки раз больше, чем в атмосферном.

Кислород в почВе интенсивно поглощается корнями растений и микробами в процессе их дыхания. При отсутствии нормаль­

ного газообмена в почвенном воздухе количество кислорода

~ -

может падать до десятых долеи процента, а углекислоты уве-

личиваться до десяти и более объемных процентов.

Что касается N2, то его незначительные количественные изме­ нения связаны обычно с изменениями в содержании кислорода;

при уменьшении последнего почвенный воздух относительно

обогащается N2 .

Из всех газов наиболее легким является водород, он

в 14,5 раза легче воздуха. Молекулы его движутся быстрее всех

остальных газов. Он имеет наибольший коэффициент диффу­

зии, вследствие этого концентрация его в поверхностных слоях

почвы примерно такая же, как и в атмосфере.

В почвенной атмосфере содержится также аммиак, серово­ дород, метан и ряд газообразных летучих соединений, количест­ венный и качественный состав которых еще не установлен.

ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННОГО ВОЗДУХА

По физическому состоянию почвенный воздух делят на сво­

бодный, сорбированный и растворенный.

Свободный воздух находится в почвеf!НЫХ крупных капилляр­ flЫХ и некапиллярных порах. Наибольшее значение J).ЛЯ жизни

125

и при увлажнении почвы, соответствующем общей или полевой влагоемкости. Только при избыточном увлажнении некапилляр­

ные поры заполняются водой. При подсыхании почвы от увлаж­

ненного до абсолютно сухого состояния количество воздуха не­

Воздух некапиллярных пор аэрации отличается наибольшей

подвижностью и доступностью. Подвижность воздуха в капил­

.1ЯРНЫХ порах падает по мере уменьшения диаметра.

3ащем.lенныЙ воздух - часть свободного воздуха, находя­

щегося в замкнутых порах, несообщающихся с атмосферой, рас­

тениями он используется на месте и имеет значение при техно­

логическоii характеристике почвы, так как обусловливает частично ее упругие деформации. Объем защемленного воздуха

вместимости или ПОЛной Вvlагоёмкости.

Воздух, сорбированный почвой. Сухие почвы обладают спо­ собностью в значительном количестве сорбировать (поглощать)

газы, находящиеся в почве.

Поглощение газов почвою подразделяется на ряд процессов: а) адсорбция - сгушение газа на поверхности почвенных

частиц (адсорбента); б) абсорбция - физико-химическое погло­

щение газов твердой и жидкой фазой почвы, с образованием

в последнем случае растворов; в) хемосорбция - сорбция за

Газы, имеющие полярное строение молекул, поглощаются TeNI энергичнее, чем выше их дипольный момент (полярные газы­

аммиак, сероводород, водяной пар). в газах неполярного строе­

ния дипольный момент равен нулю, поэтому они адсорбируются

почвой меньше. Сорбция газов пропорuиональна их давлению

и обратно пропорциональна температуре, кроме того, она зави­

сит и от качества сорбента. Сорбция тем больше, чем выше

дисперсность сорбента. Из всех составных частей почвы

наибольшей поглотительной способностью газов обладают пере­

гной и полуторные окислы, меньше эти свойства проявляются

вкварце, извести и гипсе.

Сорбuия газов почвою наблюдается при влажности меньше

максимальной гигроскопической и наибольшего значения ДОСТII­

гает в абсолютно сухих почвах.

Растворенный почвенный воздух. Разные компоненты почвен­

ного воздуха имеют различную растворимость в воде. Наиболь-

126

шей растворимостью обладают аммиак, сероводород, углекис­

.пота (приложения, табл_ 7)_

Растворимость газов в воде возрастает с увеличением их

парциального давления и с понижением температуры. Кроме

"Того, в почвенной воде растворимость газов уменьшается

сvвеличением минерализации воды.

- Газы в почвенном растворе существенно меняют свойства

раствора. Так увеличение С02 в почвенном воздухе и в связи

с этим увеличение углекислоты в почвенном растворе способ­

ствует повышению растворимости карбонатов, фосфатов, гипса

11 других минера.'1ЬНЫХ составных частей почвы. Окислительно-восстановительные свойства почвенного раство­

ра определяются растворенными в нем 02, Н2, N2, H 2S И дру­

сими газами и их соотношением. Так, дождевые воды и воды тающего снега в большом количеСтве содержат растворенный

кислород, который придает окислительные свойства почвенному раствору. По мере движения раствора в глубь почвы кислород

расходуется на дыхание почвенной фауны, корней растений

и микробов, и почвенный раствор приобретает восстановитель­ ные свойства. В почвенном профиле выделяется окислительно­

восстановительная граница, выше которой идут процессы окис­

ления, ниже ее, глубже, в почвенной толще - процессы восста­ новления. Окислительно-восстановительные условия почвенного раствора оказывают большое влияние на почвенные процессы (минерализацию органического вещества, переход железа, мар­

ганца из окисных в заКисные соединения и обратно, а также миграцию их в почвенной толще), на дисперсность и структуру

почвы.

Большое влияние окислительно-восстановительные процессы

оказывают на рост и развитие растений и жизнь микробов

в почве. Значение окислительно-восстановительных свойств

раствора особенно велико в почвах гидроморфного ряда и в усло­

виях орошаемого земледелия.

Состав и состояние почвенного воздуха в значительной мере

определяются физическим строением почвы.

ВОЗДУШНЫЕ СВОйСТВА ПОЧВ И МЕТОДЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Среди физи_ческих свойств почв следует выделить ряд харак­

теристик, которые определяют количественный и качественный

состав почвенного воздуха. Это - воздухоемкость, воздухопро­

ницаемость и газообмен между почвой и атмосферой (аэрация

почвы).

Воздухоемкость

Воздухоемкость - способность почвы удерживать при опре­

деленном физическом состоянии то или иное количество воздуха.

Содержание воздуха при этом выражают в процентах от объема

127

почвы. Воздухоемкость - величина динамичная. При полном

насыщении всех пор в почве водой присутствует только раство­

ренный воздух. По мере подсыхания почвы количество воздуха

в почве возрастает. Воздухоемкость при В.lажности почвы,

соответствующей общей или полевой влагоемкости, является

существенной физической характеристикой. Величина ее равна

разности между общим объемом пор и объемом пор, занятых

водой при общей влагоемкости. Если объем пор, занятых возду­

хом, при общей влагоемкости меньше 10-15% от объема почвы,

то аэрация почвы будет недостаточной, потребуются мелиора­

тивные или агротехнические приемы для улучшения аэрации.

Максимальная воздухоемкость в почве наблюдается в абсолют­

но сухом состоянии, когда величина ее складывается из адсор­

бированного воздуха и свободного, заполняющего все поры

почвы.

Методы определения воздухоемкости почвы. Объем, занимае­ мый в почве воздухом, определяется буровым методом (Доярен­

вычисления веса сухой почвы, объемный вес (dv ), а также удель­

ный вес твердой фазы почвы d, если он неизвестен. Отношение

веса сухой почвы к ее объему в цилиндре дает удельный вес скелета почвы dv , затем по уравнению

определяют общую порозность почвы в процентах к ее объему_ Вычисляют объем пор, занятых водой

ивоздухом

Раэр. = РОБЩ.-Рw

(подробно см. гл. Ш).

Быстрее и проще вытеснить воздух из данного объема почвы

путем отсасывания насосом или вытеснения жидкостью, не раство­

в газоприемнике определяют непосредственно. Подробно методика

описана на стр. 148--149.

А э Р о п и к н о м е т р и ч е с к и й м е т о д. Для определения

объема воздуха в почве берут буром образец почвы известного

объема и помещают в воздухонепроницаемую систему, состоящую

из камеры для почвы, манометра для измерения давления воздуха

и особого приспособления для изменения объема камеры прибора. Измеряют первоначальное давление РО в приборе, объем камеры

прибора для почвы - Vo и объем образца почвы - Vn' Затем

128

уменьшают объем камеры в системе на величину ~ V и измеряют

изменившееся давление Р1 .

При постоянной температуре опыта

ного воздуха - VB , Объем воздуха в камере - Vo представляет

собою алгебраическую сумму

V'" - V" +-Ve или \1", - VN + х;6о" ,

где Х - процентное содержание воздуха в почве. При загрузке камеры почвой, когда измеренное манометром давление равно РО'

левая часть уравнения может быть выражена через

po(V,,-Vn+ \6оn ).

После изменения свободного объема камеры на t. V, V1 будет равен

x·V"

V",-V'I+ 100 -t. V

и тогда правая часть уравнения может быть записана:

P1(V,,-V,I+ \60" -t.v).

После подстановки названных значений уравнение примет вид:

Для удобства вычисления строят калибрировочную кривую

изменения Р1 в зависимости от Х.

Если атмосферное давление РО мало изменяется (при не­

больших колебаниях берется среднее значение его), то можно

построить одну калибрировочную кривую; в противном случае

строится отде.пьно кривая для каждого встречающегося зна­

чения Ро.

Имеется HeCKo.lJbKO приборов, в которых используется опи­

санный принцип. Ниже приводится описание аэропикнометра Расселя как наиболее простого и совершенного.

Прибор Рассела (рис. 34) состоит из цилиндрической латун­

ной камеры для почвы, имеющей снимающуюся нижнюю крыш­

ку, которая позволяет легко помещать и удалять образец почвы.

К этой камере присоединяется сильфон (металлические меха)

и ртутный манометр. С помощью винта сильфоном уменьшают объем камеры на величину 6 V. Далее анализ ведут вышеопи-

санным способом. Объем воздуха в пробе определяют по калиб­ рировочной кривой или по формуле 34. В приборе автора общий объем камеры составляет 123 см 3, наиБОЛЫllее возможное уменьшение объе\lа составляет 17 см 3, маКСИlliальный объем почвенного образца 71 см 3.

Объем камеры (V,..) прибора, если он неизвестен, измеряют

спомощью металлической болванки определенного объема VQ ,

которую помещают внутри камеры прибора, при этом измеряют

Прибор отличается небольшой ч) вствчтельностью при низ­ lI.их значениях Х. Чувствительность прибора может быть увели­

чена путем увеличения 6. V или объема почвенного образца.

Автор провел определение аэрации

5 этим прибором В полевых vсловиях на

ду этими веЛИЧlIнами имеет значение 0,8 - 0,9.

Поглощенный воздух в сухой почве при быстром ее увлажне­ нии (орошение, сильный дождь) сжимается и вытесняется водой.

Сжимаясь, он развивает большую динамическую силу, способ­

ствующую разрушению почвенной структуры. Величина газовой

емкости поглощения почвы имеет значение и при внесении

в почву газообразных удобрений и отравляющих газов, приме­

няемых в сельском хозяйстве и обороне.

Во 2-й половине XIX в. изучению адсорбции почвой газов

было уделено больШое внимание. Многие исследователи Д.'1я

130