- •Грунтознавство
- •1. Предмет і завдання грунтознавства
- •10. Біогеохімія грунтоутворення та грунтотворний процес
- •11. Систематика, класифікація та загальні закономірності географії грунтів
- •12. Грунти арктичних і тундрових областей
- •13. Грунти бореальних областей
- •14. Грунти суббореальних областей
- •15. Грунтовий покрив субтропіків
- •1. Предмет і завдання грунтознавства
- •1.1. Поняття про грунт
- •1.2. Грунтознавство як наука, його основні положення
- •1.3. Короткий огляд історії вивчення грунту
- •1.4. Розвиток грунтознавства в Україні
- •1.5. Методологія і методи дослідження грунту
- •1.6. Місце та роль грунту в природі й діяльності людини
- •1.7. Значення грунтознавства для фізичної географії, екології та охорони навколишнього середовища
- •Контрольні питання
- •2. Морфологія грунту
- •2.1. Фазовий склад грунту
- •2.2. Морфологічна будова грунту
- •2.3. Основні морфологічні ознаки генетичних горизонтів
- •2.3.1 .Забарвлення грунту
- •2.3.2. Структура грунту
- •I тип: 1 – крупногрудкувата; 2 – грудкувата; 3 – дрібногрудкувата;
- •2.3.3. Гранулометричний склад грунту
- •2.3.4. Складення грунту
- •2.3.5. Новоутворення і включення
- •2.4. Грунтовий профіль, грунтові горизонти та їх індексація
- •2.5. Переходи між горизонтами в профілі
- •Контрольні питання
- •3. Вивітрювання, грунтоутворюючі породи і мінеральна частина грунту
- •3.1. Вивітрювання гірських порід
- •3.2. Грунтоутворюючі породи та їх категорії
- •3.3. Первинні мінерали
- •3.4. Вторинні мінерали
- •3.5. Фізичні властивості грунтів і порід
- •Контрольні питання
- •4. Хімічний склад мінеральної частини грунту
- •4.1. Загальний хімічний склад грунтів
- •4.2. Хімічні елементи та їх сполуки у грунтах
- •Контрольні питання
- •5. Органічна речовина грунту
- •5.1. Джерела гумусу у грунті
- •5.2. Перетворення органічних речовин у грунті та процес гумусоутворення
- •5.3. Гумус: склад, властивості
- •5.4. Органо-мінеральні сполуки в грунті
- •5.5. Груповий та фракційний склад гумусу
- •5.6. Екологічне значення гумусу та регулювання його вмісту
- •5.7. Географічні та екологічні закономірності розповсюдження гумусових речовин
- •Контрольні питання
- •6. Грунтові колоїди та поглинальна здатність грунту
- •6.1. Склад грунтових колоїдів та їх головні ознаки
- •6.2. Фізичний стан грунтових колоїдів
- •6.3. Природа та види поглинальної здатності грунтів
- •6.4. Грунтовий поглинальний комплекс та його характеристики
- •6.5. Екологічне значення поглинальної здатності
- •Контрольні питання
- •7. Рідка та газова фази грунту
- •7.1. Стан і форми води в грунтах
- •7.2. Водно-фізичні властивості грунту
- •7.3. Грунтовий розчин
- •7.4. Кислотність грунтів, її форми
- •7.5. Лужність грунтів та її форми
- •7.6. Окисно-відновний режим грунтів
- •7.7. Грунтове повітря
- •Контрольні питання
- •8. Родючість грунту
- •8.1. Фактори і закономірності природної родючості грунтів
- •8.2. Категорії грунтової родючості, їх суть і коротка характеристика
- •8.3. Підвищення родючості та окультурювання грунтів
- •8.4. Закон "спадаючої родючості грунтів", його критика
- •Контрольні питання
- •9. Фактори грунтоутворення
- •9.1. Поняття про фактори грунтоутворення
- •9.2. Роль живих організмів у грунтоутворенні
- •9.2.1. Роль первинних продуцентів у процесах грунтоутворення
- •9.2.2. Водорості та лишайники – "піонери" грунтоутворення
- •9.2.3. Грунтова фауна та грунтоутворення
- •9.2.4. Роль мікроорганізмів у грунтоутворенні
- •9.2.5. Біогенне структуроутворення
- •9.3. Клімат як фактор грунтоутворення, його характерні особливості
- •9.3.1. Водний режим грунтів
- •Мертвий горизонт
- •9.3.2. Теплові властивості й тепловий режим грунтів
- •9.4. Роль у грунтоутворенні материнської породи, рельєфу місцевості
- •9.5. Значення віку і господарської діяльності людини у грунтоутворенні
- •Контрольні питання
- •10. Біогеохімія грунтоутворення та грунтотворний процес
- •10.1. Біосфера Землі, її характерні особливості
- •10.2. Поняття про природну систему, її будову, властивості та структурну організацію
- •10.3. Великий геологічний кругообіг речовин
- •10.4. Кора вивітрювання, типи кори вивітрювання
- •10.5. Малий біологічний кругообіг речовин
- •10.6. Міграційні потоки елементів
- •10.7. Геохімічні бар'єри та ареали акумуляції
- •10.8. Баланс грунтоутворення
- •10.9. Загальна схема грунтоутворення
- •10.10. Концепція елементарних грунтотворних процесів та їх характеристика
- •10.11. Тип грунтоутворення
- •Контрольні питання
- •11. Систематика, класифікація та загальні закономірностігеографії грунтів
- •11.1. Поняття про класифікацію грунтів
- •11.2. Закономірності розміщення грунтів на земній поверхні
- •11.3. Основи грунтово-географічного районування. Грунтово-біокліматичні пояси, області, зони, провінції, округи, райони
- •11.4. Грунтово-географічне районування та загальна схема грунтового покриву України
- •Контрольні питання
- •12. Грунти арктичних і тундрових областей
- •12.1. Арктичні грунти
- •12.2. Тундрові глейові грунти
- •Контрольні питання
- •13. Грунти бореальних областей
- •13.1. Підзолисті грунти тайгово-лісової зони
- •13.2. Дерново-підзолисті грунти
- •13.3. Мерзлотно-тайгові грунти
- •13.4. Болотні грунти
- •13.5. Дернові грунти
- •13.6. Болотно-підзолисті грунти
- •Контрольні питання
- •14. Грунти суббореальних областей
- •14.1. Грунтовий покрив суббореальних лісових областей. Бурі лісові грунти
- •14.2. Грунти суббореальних степових областей
- •14.2.1. Грунти зони Лісостепу
- •14.2.1.1. Сірі лісові грунти
- •14.2.1.2. Чорноземи Лісостепу
- •14.2.2. Чорноземи степу
- •14.2.3. Грунти сухого степу
- •14.2.4. Засолені грунти
- •14.2.4.1. Засолені грунти, солончаки
- •14.2.4.2. Солонці
- •14.2.4.3. Солоді
- •14.3. Грунти суббореальних напівпустель. Бурі напівпустельні грунти
- •14.4. Грунти суббореальних пустель
- •14.4.1. Сіро-бурі пустельні грунти
- •14.4.2. Пустельні примітивні грунти
- •14.4.3.Такири
- •Контрольні питання
- •15. Грунтовий покрив субтропіків
- •15.1. Грунти вологих субтропічних лісів
- •15.2. Грунти сухих (ксерофітних) субтропічних лісів і чагарникових степів
- •15.2.1. Коричневі грунти
- •15.2.2. Сіро-коричневі грунти
- •15.3. Грунти субтропічних напівпустель і пустель
- •Контрольні питання
- •16. Грунтовий покрив тропіків
- •16.1. Грунти постійно вологих тропічних лісів
- •16.2. Грунти сезонно-вологих лісів і високотравних саван
- •16.3. Грунти тропічних ксерофітних лісів
- •16.4. Грунти тропічних сухих саван
- •16.5. Грунти тропічних напівпустель і пустель
- •Контрольні питання
- •17. Алювіальні грунти
- •17Л. Заплавне грунтоутворення
- •17.2. Класифікація та властивості алювіальних грунтів
- •17.3. Сільськогосподарське використання алювіальних грунтів
- •Контрольні питання
- •18. Гірські грунти
- •18.1. Загальні особливості грунтоутворення на гірських схилах
- •18.2. Особливості будови, складу і властивостей гірських грунтів
- •18.3. Грунти Українських Карпат
- •18.4 Сільськогосподарське використання гірських грунтів
- •Контрольні питання
- •19. Охорона грунтів
- •19.1. Завдання охорони грунтів
- •19.2. Патологія грунтового профілю та генетичних горизонтів
- •19.2.1. Охорона грунтів від ерозії та дефляції
- •19.2.2. Охорона грунтів від переущільнення
- •19.2.3. Виведення грунтів з діючих екосистем та рекультивація порушених ландшафтів
- •19.3. Порушення біоенергетичного режиму едафотопів та екосистем
- •19.3.1. Захист грунтів від девегетації та дегуміфікації
- •19.3.2. Грунтовтома, токсикоз та виснаження едафотопів
- •19.4. Порушення водного і хімічного режиму едафотопів
- •19.4.1. Опустелювання грунтів
- •19.4.2. Селі та зсуви
- •19.4.3. Захист грунтів від процесів вторинного засолення, осолонцювання і злитизації
- •19.4.4. Вторинна кислотність грунтів
- •19.4.5. Охорона грунтів від переосушення
- •19.5. Забруднення та хімічне отруєння грунтів
- •19.5.1. Захист грунтів від забруднення агрохімікатами
- •19.5.2. Захист грунтів від впливу продуктів техногенезу
- •19.6. Патологія грунтів і здоров'я людини
- •19.7. Моніторинг грунтів
- •Контрольні питання
- •Термінологічний словник
- •Список рекомендованої літератури Основна
- •Додаткова
7.2. Водно-фізичні властивості грунту
Водно-фізичними властивостями грунту називають сукупність властивостей, які визначають поведінку грунтової води в його товщі. Найбільш важливими водними властивостями є: водоутримуюча здатність грунту, його вологоємність, водопідйомна здатність, потенціал грунтової води, водопроникність.
Водоутримуюча здатність – це здатність грунту утримувати воду, яка міститься в ньому, від стікання під дією сили тяжіння; кількісною характеристикою водоутримуючої здатності є вологоємність.
Вологоємність грунту – здатність поглинати й утримувати певну кількість води.
Залежно від сил, що утримують воду в грунті, виділяють наступні види вологоємності: максимальну адсорбційну(МАВ), максимальну молекулярну (ММВ), капілярну (KB), найменшу (НВ), повну (ПВ).
МАВ – найбільша кількість води, яка може бути утримана сорбційними силами на поверхні грунтових часток, відповідає кількості щільно зв'язаної води, що міститься в грунті, приблизно дорівнює МГ.
ММВ – характеризує верхню межу вмісту в грунті плівкової води. Залежить, в основному, від гранскладу грунту (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 грунтом, що знаходиться в межах капілярної кайми. Залежить від пористості грунтів і від висоти шару насиченого грунту над дзеркалом грунтових вод, тому KB не є константою.
НВ – максимальна кількість капілярно-підвішеної води, яку може утримати грунт після стікання надлишку води при глибокому заляганні грунтових вод. Залежить від гранскладу, структурності грунту (піщані – 5-10%, супіщані – 10-20%, суглинкові – 20-30%, глинисті – 30-45%). Це одна з найважливіших гідрологічних характеристик грунту, константа, верхня межа оптимального зволоження.
ПВ – найбільша кількість вологи, яку може вмістити грунт при повному заповненні всіх пор, за винятком защемлених, тому ПВ приблизно дорівнює пористості грунту (в об'ємних процентах).
До грунтово-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 грунту, а й від типу рослин; вологість розриву капілярного зв'язку (ВРК) – це кількість води, при якій розривається суцільний потік капілярної води в грунті, ~ 65-70% від НВ, відповідає нижній межі оптимальної зволоженості грунту. Усі грунтово-гідрологічні константи виражаються в% від маси або об'єму абсолютно сухого грунту.
Водопроникність – це здатність грунтів всмоктувати й пропускати через себе воду, яка поступає з поверхні.
Це одна з важливих грунтово-гідрологічних характеристик, що впливає на особливості формування стоку, водний режим грунту. Процес руху води має два етапи: всмоктування (інфільтрація) та просочування (фільтрація).
Інфільтрація – заповнення водою вільних пор грунту під впливом сорбційних, меніскових, гравітаційних сил і градієнта напору.
Фільтрація – безперервний рух води в насиченому грунті під впливом градієнта.
Межею між всмоктуванням і фільтрацією вважають установлення постійної швидкості фільтрації.
Водопроникність грунтів знаходиться в тісній залежності від їх гранулометричного складу і хімічних властивостей, структурного стану, щільності, вологості й тривалості зволоженості. Дуже знижує водопроникність грунтів наявність набряклих колоїдів, особливо насичених натрієм або магнієм. При зволоженні таких грунтів вони швидко набрякають і робляться практично водонепроникними. Грунти структурні, пухкі, характеризуються великим коефіцієнтом всмоктування й фільтрації.
Водопроникність грунтів 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 грунтів, так і просторово. Оцінити водопроникність грунтів важкого механічного складу можна за шкалою, яку запропонував Н.А. Качинський (1970): водопроникність (у см) за 1 годину при тиску 5 кПа і температурі води 10°С більше 1000 – провальна; 1000-500 – надлишково висока; 500-100 – найкраща; 100-70 – добра; 70-30 – задовільна; <30 – незадовільна. Водопроникність грає як позитивну, так і негативну роль. При низькій водопроникності можуть спостерігатися такі негативні явища, як вимокання культур, застій води на поверхні грунту, заболочення, стік води по поверхні схилу і розвиток ерозії. При дуже високій водопроникності не створюється достатній запас води в кореневмісному шарі грунту, 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 грунту – це його властивість викликати висхідне пересування в ньому води за рахунок капілярних сил.
Висота і швидкість капілярного підняття води в основному визначаються гранулометричним і структурним станом грунту, його пористістю. Чим важчі грунти 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.
Доступність грунтової води для рослин є винятково важливою характеристикою, яка визначає значною мірою родючість грунтів. Рослини в процесі життя поглинають дуже велику кількість води. Вони витрачають її на транспірацію та утворення біомаси. Витрати води з грунту 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 грунту. За доступністю для рослин грунтова вода може бути поділена на форми:
1. Недоступна для рослин – це вся міцно зв'язана вода, так званий її мертвий запас. Недоступність пояснюється тим, що утримуюча сила поверхні грунтових частинок набагато більша, ніж всмоктувальна сила коренів. Мертвий запас води в грунтах відповідає приблизно максимальній адсорбційній вологоємності.
2. Дуже важкодоступна для рослин – в основному пухкозв'язана (плівчаста) вода. Важка доступність зумовлена її низькою рухомістю. Вода не встигає підтікати до точок її споживання, тобто до кореневих волосків. Вміст води в грунті, який відповідає вологості в'янення, є нижньою границею продуктивної доступної вологи.
3. Важкодоступна вода лежить у межах між вологістю в'янення й вологістю розриву капілярного зв'язку.
4. Середньодоступна вода відповідає діапазону від вологості розриву капілярів до найменшої вологоємності. Ця вода рухома й рослини можуть поглинати її. Різниця між найменшою вологоємністю та вологістю в'янення – це діапазон фізіологічно активної води в грунті.
5. Легкодоступна, яка переходить у надлишкову воду, відповідає діапазону вологості від найменшої до повної вологоємності.