Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Мониторинг почв. Практикум
.pdf
Пористость почв и почвообразующих пород 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.
Пластичность – способность почвы под воздействием внешних сил в
определенном интервале влажности изменять свою форму с сохранением вновь
приданной формы (способность к лепке и формованию). Наибольшую пластичность
имеют тяжелые или жирные глины, состоящие из тонких чешуйчатых частичек,
сложенных в форме плотных штабелей.
Липкость (клейкость) – способность почвы прилипать к соприкасающимся с
нею или вводимым в нее предметам во влажном состоянии. Липкость почвы зависит
от химического и механического состава, влажности и других свойств. Липкость
начинает проявляться в структурной почве при ее влажности 60 – 70 % и в
бесструктурной – при 40 – 60 % полной влагоемкости. Далее липкость возрастает до
степени влажности, соответствующей нижнему пределу текучести, а при
последующем повышении влажности липкость уменьшается и при переходе почвы в
текущее состояние исчезает.
Липкость определяется количеством влаги, соответствующим моменту, когда
почвенная масса при некоторой наименьшей влажности начинает прилипать.
Связность – свойство взаимного сцепления или притягивающего действия
между почвенными частицами, которое измеряется силой, удерживающей частицы
одну около другой. Оно обуславливается степенью увлажнения почвы,
цементирующим действием различных веществ, проявлением когезии, адсорбции и
другими факторами.
Твердость (плотность) – способность почвы оказывать сопротивление
проникновению в нее твердых режущих тел под давлением.
Твердость в поле обычно устанавливают визуально, различая следующие
степени плотности почвы:
11
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.;
твердая – с трудом режется лопатой; стенки разреза очень плотные, нож
с трудом входит в почву;
уплотненная (плотноватая) – удовлетворительно режется лопатой и
ножом, нож с трудом входит в почву;
рыхловатая – осыпается меньше предыдущей, почвенный разрез без
затруднения копается лопатой, нож хорошо проникает в почву;
рыхлая – осыпается со стенок разреза от прикосновения ножа, легко
проникающего в почву.
Почвенная корка и пахотная подошва. На поверхности глинистых и
суглинистых почв в результате увлажнения образуется заплывший верхний слой
пахотного горизонта, изрезанный вертикальными трещинами, который называется
почвенной коркой. Почвенная корка увеличивает потерю влаги из пашни и в
результате приводит к снижению полевой всхожести, ухудшению условий роста и
развития растений и понижению урожая сельскохозяйственных культур.
Ниже границ пахотного горизонта глинистых и суглинистых почв
наблюдается уплотненный подпахотный горизонт, который называется плужной,
(пахотной подошвой). Для удаления плужны необходимо изменить глубину
вспашки, а также разрушать почвенную подошву почвоуглубителем, проводить
известкование кислых почв и гипсование щелочных.
Водные свойства почвы.
Одним из важнейших условий плодородия почвенного покрова и основных
факторов почвообразования является вода. Недостаточное количество влаги в
почвенном покрове отрицательности отражается на урожае. Высокий урожай
сельскохозяйственных культур можно получить при достаточном для нормального
роста и развития растений содержании жидкой воды и элементов питания в почве
при благоприятных воздушных и термических условиях.
12
Основным источником воды в почве являются выпадающие осадки. Каждый
миллиметр атмосферных осадков на 1 га составляет 10 м3 или 10 т воды.
На планете Земля постоянно осуществляется круговорот воды, который
состоит из следующих этапов:
испарение воды с поверхности мирового океана;
перенос паров воздушными потоками в атмосфере;
образование облаков и выпадение осадков над океаном и сушей;
движение воды на поверхности Земли и в недрах ее (аккумуляция
осадков, сток, инфильтрация, испарение).
Содержание воды в почвенном покрове определяется водоудерживающей
способность почвы и климатическими условиями зоны. Роль почвы в круговороте
увеличивается в результате ее окультуривания, при том повышаются влажность,
водопроницаемость и влагоемкость, но уменьшаются поверхностный сток и
бесполезное испарение.
Влажность почвы. Содержание воды в почве колеблется в пределах от
сильного иссушения (физиологической сухости) до полного насыщения и
переувлажнения. Под влажностью почвы понимают количество воды, находящейся
в данный момент в почве и выраженное в объемных или весовых процентах по
отношению к абсолютной сухой почве. Зная влажность почвы, нетрудно определить
запас почвенной влаги. Одна и та же почва может быть неодинаково увлажнена на
разных глубинах и в отдельных участках почвенного разреза. Увлажненность почвы
зависит от удельной поверхности, капиллярности, влагоемкости,
водопроницаемости, физических свойств и других условий увлажнения. Изменение
влажности почв и создание благоприятных условий увлажнения в течение
вегетационного периода достигаются приемами агротехники.
Каждая почва имеет свою динамику влажности, меняющуюся по
генетическим горизонтам.
Различают влажность:
абсолютную (валовое (абсолютное) количество влаги в почве в данной
точке на данный момент, выраженное в процентах от веса или объема почвы);
13
относительную (вычисляют в процентах от пористости (полной
влагоемкости)).
Влажность почвы определяется разными методами.
Влагоемкость почв. Влагоемкость (влагоудержание) – свойство почвы
поглощать и удерживать то максимальное количество воды, которое в данное время
соответствует воздействию на нее сил и условиям внешней среды. Это свойство
зависит от состояния увлажненности, пористости, температуры почвы,
концентрации и состава почвенных растворов, степени окультуренности, а также от
других факторов и условий почвообразования. Чем выше температура почвы и
воздуха, тем меньше влагоемкость, за исключением почв, обогащенных перегноем.
Влагоемкость меняется по генетическим горизонтам и высоте почвенной колонны.
В почвенной колонне как бы заключена водная колонна, форма которой
зависит от высоты столба почвенного грунта над зеркалом и от условия увлажнения
с поверхности. Форма такой колонны будет соответствовать природной зоне. Эти
колонны в природных условиях меняются по сезонам года, а также от погодных
условий и колебания влажности почвы. Водная колонна изменяется, приближаясь к
оптимальной, в условиях окультуривания и мелиорации почвы.
Различаются следующие виды влагоемкости:
полную (ПВ);
максимально адсорбционную (МАВ);
капиллярную (КВ);
наименьшую полевую (НВ);
предельную полевую влагоемкость (ППВ).
Все виды влагоемкости меняются с развитием почвы в природе и еще более –
в производственных условиях. Даже одна обработка (рыхление спелой почвы)
может улучшить ее водные свойства, увеличивая полевую влагоемкость. А внесение
в почву минеральных и органических удобрений или других влагоемких веществ
может на длительное время улучшить водные свойства или влагоемкость. Это
достигается заделкой в почву навоза, торфа, компоста и других влагоемких веществ.
14
Мелиорирующее действие может оказывать внесение в почву влагоудерживающих
высокопористых влагоемких веществ типа перлитов, вермикулита, керамзита.
Водный режим и водный баланс почвы. Водный режим – совокупность всех
явлений поступления воды в почву, ее передвижения в ней и расходования. В почве
постоянно происходит процесс изменения влажности по генетическим горизонтам,
по площади ее распространения и срокам.
Влагооборот почвы – количество притекающей в почву воды и расходование
ее из почвы за учетный отрезок времени.
Режим влажности – совокупность количественных изменений влажности
почвы за учетный отрезок времени.
Тепловые свойства и тепловой режим почв.
Почва характеризуется тепловыми свойствами и тепловым режимом.
Тепловой режим зависит в основном от способности поглощать лучистую энергию
Солнца, которая превращается в тепловую.
В зависимости от механического состава, содержания перегноя, окраски и
увлажнения различают теплые и холодные почвы.
Теплоемкость – количество тепла в калориях, которое тратится, чтобы
поднять температуру единицы массы (1 г) или объема (1 см3) почвы на 1 оС.
Теплопроводность и температуропроводность. Теплопроводность –
способность почвы проводить тепло. Она выражается количеством тепла в
калориях, проходящего в секунду через площадь поперечного сечения 1 см
2
через
слой 1 см при температурном градиенте между двумя поверхностями 1 оС.
Экосистемные функции почвы.
Почва – это базовый компонент биосферы и ее важнейший ресурс, она
является и фактором и условием существования биосферы.
Фундаментальная функция почвы реализуется через обеспечение участие
почвы в регулировании конкретных механизмов биосферных процессов, с которыми
связано использование почвы и ее глобальные основные функции. Многочисленные
функции почвы можно разделить на две группы: глобальные и экосистемные.
15
Глобальная функция отражает биокостную природу почвы. Биокостное
вещество – это смесь костного вещества с биокостным, взаимосвязь почвы с
другими природными средами планеты, с космическим пространством, а среди
экосистемных функций выделяют: физические, кинетические, биологические и
информационные. Если рассматривать некоторые функции почвы и с точки зрения
утилитарного значения, то важная функция почвы состоит в том, что она является
областью концентрации живого вещества. Именно в почве укореняются наземные
растения, обитают мелкие животные, огромные массы микроорганизмов, поэтому
В. И. Вернадский назвал почву живой пленкой суши. В одном грамме почвы
содержится миллиарды бактерий, сотни тысяч одноклеточных животных и именно
почвы вносят свой вклад в разнообразие живых организмов на земле. Почва
обеспечивает необходимые условия обитания не только тем организмам, которые в
ней обитают, но и всем другим организмам связанным с ней.
Биоэнергетическая функция почвы состоит в способности запасать энергию.
Почва является важнейшим условием фотосинтетической деятельности растений.
Растения ежегодно фиксируют 10
17
– 10
19
ккал химически активной энергии. Живое
вещество после отмирания быстро разрушается и минерализуется. Один грамм
сухой биомассы производит 2 – 3 ккал тепловой энергии, только небольшая часть
превращается в гумус, сохраняется в почве и обеспечивает ее биологическую
продуктивность. Запас энергии в одном грамме гумуса составляет 4,5 – 5 ккал, почва
удерживает в виде органических веществ 10
19
– 10
20
ккал. Энергия, т. е.
почвеннорастительные экосистемы удерживают и будут удерживать длительное
время накопленную за миллионы лет энергию. На этом основании почву называют
энергетическим банком планеты.
Почва обеспечивает постоянное взаимодействие большого геологического и
малого биологического круговорота веществ. Выветривание горных пород,
трансформация и перенос продуктов выветривания сопряжены с процессами
биогенной миграции химических веществ. Биохимические циклы важнейших
биофильных элементов (азот, кислород, углерод) также осуществляются через
почву. Почва проявляет себя как мембрана, способная избирательно отражать,
16
поглощать, либо пропускать и трансформировать энергетические и вещественные
потоки.
Регулирующая функция почвы состоит в том, что она регулирует состав
атмосферного воздуха, гидросферы и состав произрастающих на них растений.
Способность почвы выполнять регулирующую функцию непосредственно связана с
перераспределением химических веществ между всеми компонентами биосферы.
Газообмен между почвой и атмосферой поддерживает состав атмосферного воздуха,
прямое участие в преобразовании состава воздуха во многом определяется
микроорганизмами почвы. Почва влияет на динамику тепла и влаги, а приземном
слое воздуха. Из почвы в атмосферу идет поток различных газов, включая
парниковые. Одновременно идет поглощение почвой кислорода для поддержания
окислительных процессов, происходящих в ней. Фотосинтез, связывание
углекислоты, фиксация азота, десульфирование, дыхание, окисление и возврат части
углекислоты в атмосферу – все эти процессы свойственны почвеннорастительному
покрову и определению глобальных и локальных циклов веществ в атмосфере.
Почвенный покров активно участвует в гидрологических циклах на планете. Эти
циклы включают в себя целый ряд процессов. Почва принимает в себя влагу
атмосферных осадков, конденсируют парообразование, возникают запасы, включая
процессы испарения и транспирацию. В результате этих процессов обеспечивается
увлажнение приземного воздуха. Влага, фильтрующаяся вглубь почвы, является
растворителем многих компонентов почвенной толщи. Химический состав речных и
грунтовых вод – это смесь подвижных продуктов почвообразования и
выветривания.
Почвенная толща сорбирует и удерживает физиологически доступные
растениям воду и растворимые вещества, питая ими произрастающие на земле
растения, она также регулирует состояние растений. Все выше перечисленные
биосферные функции имеют очень важное значение для жизни человека как
биологического вида.
17
1.2 Основные источники и виды загрязнения почв
Загрязнение почвенного покрова – вид деятельности, который вызывает
нарушение нормального функционирования почв под воздействием физического,
химического или биологического разрушения, или снижение плодородия,
приводящее к изменению качественных и количественных показателей почв и
уменьшению биомассы.
Химико-биологическое загрязнение почв – привнесение в почву веществ и
организмов в таких количествах (накопление), которое снижает технологическую,
питательную и санитарно-гигиеническую ценность почв и возделываемых культур и
ухудшает качество других природных объектов.
Химическое загрязнение почв бывает:
загрязнение почв веществами, переносимыми воздухом (тяжелые
металлы, газы, частицы минеральных органических веществ);
загрязнение почв неорганическими отходами и отбросами
промышленности (шламы и шлаки, кислоты, щелочи, тяжелые металлы);
загрязнение почв экскрементами животных;
загрязнение почв фекалиями, а также полями фильтрации и осадками
сточных вод;
загрязнение почв углеводородами (нефтегазодобывающий и
перерабатывающий комплекс);
загрязнение почв органическими отходами и отбросами легкой и
пищевой промышленностью;
загрязнение почв растительными отходами сельского хозяйства;
загрязнение почв вследствие засоления при накоплении на поверхности
почвы натрия свыше 5 при неправильной мелиорации, неправильноц конструкции
дренажных устройств, чрезмерном поливе;
загрязнение почв при подкислении (природная кислотность вызывается
глинистыми минералами, гидроокисями железа и алюминия, а также гумусом;
18
однако природная кислотность почв может повышаться ниже 7 под воздействием
минеральных удобрений, органических удобрений, а также кислотных осадков);
загрязнение почв при недостатке или избытке питательных элементов;
загрязнение почв пестицидами (гербициды, инсектициды, фунгициды,
родентициды, альгициды).
Биологическое загрязнение бывает следующих видов:
1. Выделяемые человеком и передающиеся ему через почву (человек –
почва – человек).
2. Животные – почва – человек столбнячная палочка, сибиреязвенная
палочка, палочка ботулизма, бруцеллез, чума, коклюш, яйца и личинки мух, червипаразиты (аскариды, цепни, актиномицеты – плесневые грибы).
Загрязняясь, почва выступает в качестве очистителя, благодаря:
большой мощности и большому объему;
фильтрующей способности;
большой обменной кислотности и анионной способности почвенно-
поглотительного комплекса;
биологической активности (бактерии, плесневые грибы, водоросли,
простейшие, мелкие почвенные беспозвоночные животные – ферментативная
способность почв).
Чувствительность или устойчивость почв по отношению к загрязняющим
веществам определяют в соответствии со следующими показателями:
содержание гумуса;
качество гумуса;
биологическая активность;
глубина гумусового горизонта;
содержание фракции менее 0,01 мм и учет содержания фракции
менее 0,001 мм (механический состав почвы);
содержание глинистых минералов;
глубина почвенного профиля.
19
Почвы загрязняются различными химическими веществами, пестицидами,
отходами сельского хозяйства, промышленного производства и коммунальнобытовых предприятий.
Поступающие в почву химические соединения накапливаются и приводят к
постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают
численность живых организмов, ухудшают ее плодородие.
К загрязнению почв приводят различные виды деятельности человека: добыча
сырья и материалов, промышленное производство, сельское хозяйство,
коммунальное хозяйство, повседневная деятельность человека.
Главными источниками загрязнения являются:
1. Жилые дома и бытовые предприятия.
2. Промышленные предприятия.
3. Теплоэнергетика.
4. Сельское хозяйство.
5. Транспорт.
При загрязнении почв самоочищения практически не происходит или
происходит очень медленно. В таком случае токсичные вещества накапливаются,
что способствует постепенному изменению химического состава почв, нарушению
единства геохимической среды и живых организмов. Из почвы токсичные вещества
могут попадать в организмы животных, людей и вызывать нежелательные
последствия.
Классификация веществ-загрязнителей почвы.
Почва – наименее подвижная среда. Она аккумулирует вредные вещества,
находящиеся в атмосфере и водоемах, и практически не обладает свойствами
самоочищения.
Основными веществами, загрязняющими почву, являются: соли тяжелых
металлов; нефть и нефтепродукты; пестициды и гербициды; радиоактивные
вещества; загрязнители атмосферы (за счет выпадания); загрязнители водоемов (за
счет осаждения).
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]