Физические свойства почв

 Почвенная влажность  устойчивого завядания растений (ВЗ) - влажность почвы, при которой у растений появляются признаки завядания, не исчезающие при перемещении растений в атмосферу, насыщенную водяными парами; нижний предел доступности влаги для растений.

 

 Влажность разрыва капиллярной связи (ВРК) - влажность почвы, находящаяся между наименьшей влагоемкостью (НВ) и почвенной влажностью устойчивого завядания растений (ВЗ), при которой подвижность подвешенной влаги в процессе иссушения резко уменьшается.

 Наименьшая влагоемкость (НВ) - максимальное количество влаги, которое способна удержать почва в полевых условиях, при промачивании ее сверху, после стекания свободной (гравитационной) воды.

 Капиллярная влагоемкость (KB) - максимальное количество воды, которое удерживается в почве в капиллярноподперто состоянии.

 Полная влагоемкость, или полная водовместимость (ПВ) - количество воды, которое может содержаться в почве при заполнении водой всех ее пор.

 Для развития растений  наиболее благоприятна влажность  почвы в интервале ВРК - НВ. В интервале НВ - ПВ водообмен ухудшается; такое увлажнение почвы является избыточным. При влажности почвы в интервале ВРК - ВЗ влага труднодоступна для растений.

 Водопроницаемость - способность  почвы впитывать и фильтровать  воду. Она зависит от механического  состава, состава перегноя и  оструктуренности почв.

 Легкие песчаные почвы  обладают высокой водопроницаемостью  ввиду большого количества некапиллярных  промежутков. Тяжелые и особенно  сильно распыленные почвы отличаютсяслабой водопроницаемостью. Структурные почвы вследствие достаточно развитой межагрегатной и внутриагрегатной пористости хорошо впитывают и удерживают влагу.

 Водоподъемная способность  - свойство почвы поднимать воду  по капиллярам. Она определяется  диаметром капилляров и зависит  от плотности сложения почвы,  агрегатного и механического  состава.

 В песчаных почвах, где капиллярные промежутки широкие,  высота капиллярного поднятия  редко превышает 0,5 - 1,0 м, тогда  как на глинистых почвах она  может достигать 4 - 5 м. При высокой  капиллярности растения обеспечиваются  влагой даже при длительной  засухе. Однако она приводит к  непроизводительной потере воды  за счет излишнего испарения,  а при сильной минерализации  воды - к засолению почвы.

 Испаряющая способность  - потеря почвой влаги в результате  физического испарения. Тяжелые  распыленные почвы, особенно при  образовании на них корки, больше  теряют влаги, чем песчаные. Испарение  воды на структурных почвах  резко уменьшается из - за разобщенности капилляров отдельных агрегатов. Почвы плотные или с глыбистой структурой пересыхают быстрее, чем рыхлые. Испарение влаги усиливается при сильном ветре, повышении температуры и понижении влажности воздуха.

 Основные источники  увлажнения почвы - осадки (полив)  и грунтовые воды. Влага в почве  постоянно движется: поглощается  растениями, испаряется в атмосферу,  перемещается в глубокие горизонты.  Временами она аккумулируется  в почве в результате конденсации  паров воды, восходящих токов  из глубоких горизонтов и других  статей водного баланса.

 Водный баланс выражается  формулой

 В0 + Ос + Вг + Вк + Впр + Вб = Еисп + Ег + В» + Вп + Вс f В,,

 где Во - начальный запас  влаги, Ос - сумма осадков за  период наблюдений, Вт - количество  поступающей грунтовой влаги,  Вк - конденсирующаяся из паров влага, ВПр - поверхностный приток воды, Вб - боковой приток почвенных и грунтовых вод, Еисп - испарившаяся влага, Ег - расход влаги на транспирацию, Ва - инфильтрующаяся в грунт влага, Вп - поверхностный сток, Вс - боковой внутрипочвенный сток, В - запас влаги в почве в конце периода наблюдений.

 Содержание влаги в  каждом почвенном горизонте определяется  по формуле:

 В = advH,

 где В - запас воды в слое почвы, мм водного слоя, или м3га; а - влажность, %, dv - плотность почвы, гсм3; Н - мощность горизонта, см.

 В агрономической практике  важно учитывать общий и полезный  запас воды в почве.

 Общий запас воды (ОЗВ) - суммарное количество влаги  на заданную мощность почвы,  выраженное в мм водного столба, или в м3га.

 Полезный запас воды  в почве (ПЗВ) - суммарное количество  продуктивной, или доступной растениям,  влаги в заданной толще почвогрунта. Чтобы рассчитать ПЗВ в почве нужно вычислить ОЗВ и запас труднодоступной влаги (ЗТВ). Последний рассчитывается аналогично общему запасу, но вместо запаса влаги по тем же горизонтам берут влажность устойчивого завядания растений (ВЗ).

 Содержание полезной  влаги в почве определяется  разностью между ОЗВ и ЗТВ.

 Оптимальный запас  продуктивной влаги в метровом  слое почвы в период вегетации  находится в пределах 100 - 200 мм, а  в пахотном слое - от 20 до 50 мм.

 Воздушные свойства почвы и ее воздушный режим в значительной мере обусловлены ее пористостью. Благоприятная аэрация - необходимое условие нормального дыхания корней растений, высокой биологической активности почвы и образования окисленных форм минеральных соединений, наиболее доступных растениям. При недостатке воздуха в почве возникают восстановленные формы минеральных веществ, отрицательно влияющих на растения и почвенную микрофлору.

 Важнейшими воздушными  свойствами почвы являются возду - хоемкость и воздухопроницаемость.

 Воздухоемкость - объем пор, содержащих почвенный воздух при влажности, равной наименьшей влагоемкости почвы. Определяется размером некапиллярных, или межагрегатных пор. Объем воздуха, заключенный в порах, не занятых водой, называют пористостью аэрации. В бесструктурных почвах она невысокая и быстро снижается при их увлажнении. Структурные почвы вследствие хорошо развитых межагрегатных промежутков имеют большую пористость аэрации даже при сильном увлажнении. В культурных почвах содержание воздуха колеблется в пределах 8 - 36 % общего объема почвы.

 Воздухопроницаемость - свойство  почвы пропускать через себя  воздух. Она является важным условием  нормального газообмена между  почвой и атмосферой.

 Воздухопроницаемость  хорошо выражена на легких, структурных  и нормально увлажненных почвах. Тяжелые, бесструктурные и переувлажненные почвы слабовоздухопроницаемы. Нормальная воздухопроницаемость обеспечивается в почвах, где некапиллярная пористость составляет не менее 10 - 15 %.

Регулирование воздушного режима. Оптимальный воздушный режим имеет важное значение в жизни почвы и произрастающих на ней растений. Поэтому можно ожидать высокого агротехнического эффекта от всех тех приемов обработки почвы и ухода за растениями, которые создают хорошую аэрацию почвы, конечно, при одновременном благопри­ятном сочетании других факторов жизни растений.

Забота об улучшении воздушного режима особенно актуальна при сельскохозяйственном использовании болотных почв и почв с временным избыточным увлажнением (подзолистых, дерново-подзолистых, бурых  лесных и др.)- Наблюдения и расчеты  показывают, что хороший газообмен  между почвенным и атмосферным  воздухом на дерново-подзолистых почвах осуществляется при пористости аэрации  более 15 — 20 % к объему почвы, для  торфяных почв — 30—40 %. При таких  ус­ловиях аэрации в почвах наблюдается благоприятный состав почвенного воздуха: содержание СО2 обычно не превышает 2— 3 %, а концентрация кислорода не падает ниже 19 —18 %.

Осушение избыточно влажных  почв и создание оптимальных условий  аэрации повышают продуктивность не только сельскохозяйственных культур, но и лесных насаждений. По наблюдениям Г. Е. Пятецкого), осушительные канавы на заболоченных сплошных вырубках создают благоприятные условия для роста хвойных молодняков; прирост их в высоту на приканавной площади увеличивается у сосны в 1,5— 2 раза, у ели почти в 3 раза.

Большое значение в создании оптимального воздушного режима почвы  имеет улучшение ее физических свойств  и структуры. (http://humus.ucoz.ru/index/0-6 )

http://www.zoodrug.ru/topic3529.html

К основным тепловым свойствам почвы относят теплопоглотительную способность, теплоемкость и теплопроводность.

Теплопоглотительная способность  — свойство почвы поглощать лучистую энергию Солнца. Показатель теплопоглотительной  способности связан с величиной  альбедо.

Альбедо — это отношение  отраженной радиации к суммарной, поступающей на Землю, выраженное в процентах. Чем меньше альбедо, тем больше почва поглощает солнечной радиации. Этот показатель зависит от цвета почвы, влажности, структуры, содержания гумуса и гранулометрического состава. Высокогумусированные почвы имеют темную окраску, поэтому они поглощают лучистой энергии на 10... 15 % больше, чем малогумусированные. По сравнению с песчаными почвами глинистые характеризуются высокой теплопоглотительной способностью. Сухие почвы отражают лучистую энергию на 5... 11 % больше, чем влажные.

Теплоемкость — способность  почвы удерживать тепло. Различают  удельную и объемную теплоемкость почвы.

Удельная теплоемкость —  количество тепла, необходимое для  нагревания 1 г сухой почвы на 1 °С (Дж/г на 1 °С).

Объемная теплоемкость —  количество тепла, затрачиваемое для  нагревания 1 см3 сухой почвы на 1 °С (Дж/см3 на 1 °С). Данные о теплоемкости основных частей твердой фазы почв приведены в таблице.

 Теплоемкость составных  частей почв

Вещество	Теплоемкость
	удельная, Дж/г на I °С	объемная, Дж/см3 на 1 °С
Песок кварцевый	0,196	0,517
Глина	0,233	0,577
Торф	0,477	0,611
Вода	1,000	1,000

 

Теплоемкость почвы зависит  от минералогического и гранулометрического  составов, а также от содержания в ней воды и органического  вещества.

Для сухих почв небольшой  интервал колебания теплоемкости — 0,170...0,200. При увлажнении теплоемкость песчаных почв возрастает до 0,700, глинистых  — 0,824, торфянистых — до 0,900. Песчаные и супесчаные почвы менее влагоемки, поэтому быстрее прогреваются и  их называют «теплыми». Глинистые почвы  содержат больше воды, на нагревание которой  требуется много тепла, вследствие чего их называют «холодными».

Теплопроводность — способность  почвы проводить тепло. Она измеряется количеством тепла в джоулях, которое проходит в 1 с через 1 см3 почвы. Теплопроводность основных частей почвы сильно варьирует. Так, теплопроводность кварца составляет 0,00984; гранита — 0,03362; воды — 0,00557; воздуха — 0,00025 Дж •  см3/с.

Поскольку тепло в почве  передается в основном через твердые  частицы, воду и воздух, а также  при контакте частиц между собой, то теплопроводность в значительной степени зависит от минералогического  и гранулометрического составов, влажности, содержания воздуха и  плотности почвы. Чем крупнее  механические элементы, тем больше теплопроводность. Так, теплопроводность крупнозернистого песка при одинаковой пористости и влажности в два  раза больше, чем крупнопылеватой фракции. По теплопроводности твердая фаза почвы примерно в 100 раз превышает воздух, поэтому рыхлая почва имеет более низкий коэффициент теплопроводности, чем плотная.

Для регулирования теплового  режима почвы применяют различные  приемы – мульчирование, рыхление или  прикатывание поверхности почвы, гребневые  и грядовые посевы, снегозадержание, поливы, укрытие пленкой и др.