Груповий та фракційний склад гумусу

У будь-якому ґрунті гумус представлений гуміновими кисло­тами, фульвокислотами та їх солями.

Груповий склад гумусу - сумарна кількість гумінових, фульвокислот і гуміну.

У складі гумусу чорнозему переважають гумати, Сгк:Сфк > 1,7, в підзолистих ґрунтах переважають фульвокислоти (Сгк:Сфк ~ 0,8), у сірому лісовому це співвідношення близьке до 1.

Фракційний склад гумусу - кількість окремих фракцій гуміно­вих і фульвокислот різного ступеня стійкості зв'язку з мінераль­ною частиною ґрунту.

Контрольні питання

1. Назвіть головні групи органічних речовин у ґрунті.

2. Дайте характеристику джерел гумусу в ґрунті.

3. Коротко охарактеризуйте процеси перетворення органічних залишків у гумус.

4. Порівняйте характерні особливості складових частин гумусу ґрунту.

5. Охарактеризуйте органо-мінеральні сполуки ґрунту.

6. Визначте поняття "груповий та фракційний склад гумусу".

Тема 5 рідка та газова фази ґрунту Основні питання:

1. Стан і форми води в ґрунтах.

2. Водно-фізичні властивості ґрунту. Ґрунтовий розчин. Кислотність ґрунтів, її форми.

3. Лужність ґрунтів та її форми. Окисно-відновний режим ґрунтів. Ґрунтове повітря.

Родючість ґрунту.

5.1. Стан і форми води в ґрунтах

Мета: вивчити стан і форми води в ґрунтах.

План:

1. Стан і форми води в ґрунті.

2. Форми ґрунтової води та їх відношення до рослин.

3. Схема залягання підземних вод.

Стан води в ґрунті, закони її переміщення та доступності для рослин, водоспоживання рослинами, водно-фізичні властивості та водний режим ґрунтів вивчали Г.М.Висоцький (1899), О.А. Роде (1965), Й.А. Качинський (1970) та інші. Вода в ґрунті розміщується в порах і обволікає тверді його частинки.

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 його вологістю.

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.

Вода в ґрунті зазнає впливу різноманітних сил, з допомогою яких вона пересувається або затримується. Головними силами, які діють на ґрунтову воду, є: 1) сорбційні, 2) меніскові та 3) гравітаційні.

Сорбційні сили виникають завдяки специфічній будові молекули води. Вона складається з диполів, які являють собою тіла з полюсами. Вони несуть заряди протилежного знака, які мають властивість асоціюва­тись один з одним, притягуватись іонами та колоїдними частинками: явище притягування диполів води іонами та ґрунтовими частинка­ми називається гідратацією. Вона виявляється в утворенні гідратної оболонки навколо іонів і колоїдних частинок.

Меніскові (капілярні) сили зумовлюються поверхневим натя­гом води. На її поверхні утворюється вільна енергія через односто­ронній напрямок дії на молекули поверхневого шару. Наявність вільної енергії викликає прагнення до максимального зменшення по­верхні рідини. Так як вода добре змочує більшість тіл, біля стінок посудини (особливо малого діаметру) виникає викривлення поверхні води і утворюється меніск. Викривлення поверхні веде до зменшення поверхневого тиску, з чим і пов'язане явище капілярного підняття води.

Гравітаційні сили впливають в основному на вільну вологу в ґрунті.

З фізичної точки зору вода може знаходитись у трьох станах - твердому, пароподібному, рідкому. Тверда вода - лід, який утворюється при від'ємній температурі сезонно або постійно, мало­активний кристалічний стан води. Це потенційне джерело води рідкої й пароподібної, в яку лід переходить при таненні й випаровуванні.

Пароподібна вода - міститься в ґрунті при будь-якій вологості в порах, вільних від рідкої води. Її у ґрунті мало, не більше 0,001%, вона знаходиться у вигляді водяного пару. Ця вода рухається від ділянок з високою пружністю водяного пару до ділянок із нижчою пружністю, із верхніх шарів ґрунту - в атмосферу, а при певних умовах конденсується в рідкий стан. Тобто цей стан води відіграє помітну роль у формуванні водного режиму ґрунту.

Рідка вода - знаходиться в порах, найдоступніша рослинам, найрухоміша, відіграє винятково важливу роль у ґрунтах. Виділяють хімічно зв'язану, фізично зв'язану та вільну форми рідкої ґрунтової води залежно від характеру її зв'язку з твердою фазою ґрунту.

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 та кристалізаційну.

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:

а) щільнозв'язану (гігроскопічну). Це вода, поглинена ґрунтом із пароподібного стану. Властивість ґрунту сорбувати пароподібну воду називають гігроскопічністю. Ця вода 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 гігроскопічна вода наближається до твердих тіл. Кількість води, яка може сорбуватись ґрунтом, залежить від відносної вологості повітря.

Максимальна кількість води, яку може поглинути ґрунт з паропо­дібного стану при відносній вологості повітря приблизно 95-100%, називається максимальною гігроскопічністю (МГ).

б) 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. 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.

Максимальна кількість плівкової води в ґрунті називається максимальною молекулярною вологоємністю (ММВ).

Вільна вода. Це вода, яка 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-підвішену, капі­лярно-підперту й капілярно-посаджену залежно від джерела зволо­ження ґрунту.

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. Може підніматись від 0,5 до 6 м. Висота й швидкість капілярного підняття води залежать від діаметра пор, а значить - від гранскладу, структурності, будови профілю ґрунту. Так, висота для різних ґрунтів коливається в межах:

• піщані - 18-22 см

• супіщані - 100-150 см

• суглинкові - 150-300 см

• глинисті - 600-1000 см

• лес - 250-350см

• торф - 50-80 см.

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.

Рух гравітаційної води через ґрунт називається фільтрацією.

Гравітаційна вода ділиться на просочувану й підперту (підземну). Просочувана - це вода, яка пересувається по порах і тріщинах зверху вниз, коли її кількість перевищує стримувальну здатність меніскових сил. Підземна (вода водоносних горизонтів) – насичує грунтово-підґрунтову товщу до повної вологоємності й утримується в ґрунті за рахунок малої водопроникності порід, що підстилають ґрунт. Вона міститься у водоносному шарі - породі, яка легко пропускає вільну воду і насичена нею (галечник, піщаники, піски, вапняки тощо).

Водоупор - порода, яка не пропускає або слабо пропускає воду (глина, тяжкі суглинки, сланці)

Рис. . Схема залягання підземних вод:

1 - опади; 2,8 - зона живлення й розвантаження артезіанських вод;

3 - верховодка; 4 - ґрунтові води; 5 - п'єзометрична лінія;

6 - низхідне джерело; 7 - ріка; 9,10 - міжпластові напірні й безнапірні води; 11 - водоносні породи; 12 - водотривкі породи (водоупор);

А, Б - артезіанські свердловини

Розрізняють такі основні типи підземних вод:

Верховодка - приурочена до горизонтів ґрунтового профілю, залягає на лінзах водотривких горизонтів (І, Gl, 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.