Презентация, доклад на тему воздушные свойства почв

Воздушные свойства почв

Наиболее важными воздушными свойствами почв являются воздухоемкость, воздухопроницаемость, аэрация.

Воздухоемкость

Максимальное количество воздуха, которое может быть в почве, выраженное в объемных процентах, называют общей воздухоемкостью почв (Р_О.В.). Ее можно определить по формуле.

Воздухоемкость почв зависит от их гранулометрического состава, сложения, степени оструктуренности.

Различают также капиллярную и некапиллярную воздухоемкость.

Каппилярная воздухоемкость

Капиллярная воздухоемкость характеризует количество почвенного воздуха, размещенного в капиллярных порах. Наибольшей капиллярной воздухоемкостью отличаются тяжелые по гранулометрическому составу бесструктурные плотные почвы.

Для обеспечения нормальной аэрации почв наибольшее значение имеет некапиллярная воздухоемкость, или порозность аэрации, — воздухоемкость межагрегатных пор, трещин, ходов червей, корней. Она связана со свободным почвенным воздухом.

Некапиллярная воздухоемкость

Некапиллярная воздухоемкость при наименьшей влагоемкости имеет особое значение для аэрации. Если воздухоемкость при наименьшей влагоемкости составляет менее 15%, то аэрация почв недостаточная, чтобы обеспечить благоприятный состав почвенного воздуха.

Оптимальные условия для газообмена создаются при содержании воздуха в минеральных почвах 20-25 %, в торфяных – 30-40 %.

Воздухопроницаемость

Способность почвы пропускать через себя воздух называют воздухопроницаемостью. Это свойство определяет скорость газообмена между почвой и атмосферой.

Она зависит от гранулометрического состава почвы, ее структурного состояния, строения порового пространства. В естественных условиях воздухопроницаемость изменяется в широких пределах – от 0 до 1 л/с и выше.

Аэрация или газообмен

Процессы обмена почвенного воздуха с атмосферным называют аэрацией или газообменом. Газообмен осуществляется через систему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и с атмосферой.

Газообмен обусловлен несколькими факторами: диффузией, изменением температуры почвы и барометрического давления, изменением количества влаги в почве под давлением осадков, орошением, испарением, влиянием ветра, изменением уровня грунтовых вод или верховодки.

Поступление в почву влаги с осадками или при орошении вызывает сжатие почвенного воздуха, его выталкивание наружу и засасывание атмосферного воздуха.

Изменение температуры почвы и атмосферного давления, ветра и уровня грунтовых вод также вызывает объемные изменения воздуха в почве и, как следствие, влияет на газообмен.

Однако ведущим фактором газообмена в почве является диффузия. Это основной механизм массопереноса газов в почве и газообмена между почвой и атмосферой.

Под диффузией понимают перемещение газов в соответствии с их парциальным давлением. Под влиянием диффузии создаются условия для непрерывного поступления О₂ в почву и выделения СО₂ в атмосферу.

Коэффициент диффузии равен объёму газа (в см3), проходящего в секунду через 1 см2 поверхности при мощности слоя 1 см и градиенте концентрации, равном единице.

Коэффициенты диффузии газов в почве (D) и в атмосфере (D_o) различны. Через почву диффузия газов протекает в 2-20 раз медленнее, чем в атмосфере. Отношение коэффициента диффузии в почве к коэффициенту диффузии в атмосфере ( ) меньше единицы.

Состав свободного почвенного воздуха

Первые сведения о составе почвенного воздуха были получены Ж. Буссенго в 1824 г. В первой половине XX в. знания о почвенном воздухе пополнились работами А. Г. Дояренко, Б. Кина, Э. Рассе-ляидр.

Состав свободного почвенного воздуха отличается от атмосферного (табл. 35).

35. Октав атмосферного и почвенного воздуха (в объемных %)

Атмосферный воздух имеет относительно постоянный состав, чего нельзя сказать о почвенном воздухе. В почвенном воздухе меньше содержится кислорода, больше СO₂. Изменяется и содержание азота в зависимости от протекания микробиологических процессов.

В болотных и заболоченных почвах почвенный воздух может содержать заметные количества NH₃, CH₄, H₂, H₂S. В составе почвенного воздуха постоянно присутствуют летучие органические соединения (Холодный, 1953), образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов.

Среди этих соединений могут быть углеводороды, спирты, сложные альдегиды. Эти вещества могут поглощаться корнями, способствуя росту растений и повышению их жизнедеятельности.

В почвенном воздухе присутствуют также газообразные продукты распада радиоактивных элементов — эманации.

Из всех газов почвенного воздуха наиболее динамичны кислород и диоксид углерода. Различную концентрацию кислорода и диоксида углерода в почвенном воздухе определяют, с одной стороны, интенсивностью потребления кислорода и продуцированием СO₂, а с другой — скоростью газообмена между почвенным и атмосферным воздухом.

Выделение СO₂ из почвы в приземный слой атмосферы принято называть дыханием почвы. В условиях хорошей аэрации кислорода поглощается почвой больше, чем выделяется углекислоты.

Отношение содержания диоксида углерода в почвенном воздухе к содержанию кислорода называется коэффициентом дыхания.

Для почв с плохим газообменом это отношение больше единицы. В таких почвах идут анаэробные процессы. Часть СO₂ может связываться химически с образованием гидрокарбонатов. Этот процесс получил название ретенции С0₂.

Ретенция зависит от рН: при рН < 5 она не происходит. В щелочном интервале ретенция протекает очень интенсивно. Поэтому для почв засоленного ряда коэффициенты дыхания невысокие (0,16-0,35).

Диоксид углерода образуется в почве главным образом за счет биологических процессов. Частично СO₂ может поступать в почвенный воздух из грунтовых вод и в результате десорбции из твердой и жидкой фаз почвы.

Некоторое количество СO₂ может образоваться вследствие превращения бикарбонатов в карбонаты при испарении почвенных растворов: Са(НСO₃)₂ → СаСОз + Н₂0 + СO₂, в результате воздействия кислот на карбонаты почв, а также вследствие химического окисления органического вещества.

Как выглядит почва, в которой много воздуха, и каков ее состав

Почва, которая содержит большое количество воздуха, отличается рыхлостью, сыпучестью, достаточно крупными частицами, хорошо пропускает воду, но удерживает определенное ее количество. Такой грунт насыщен питательными веществами и хорошо аэрирован.

1. Простота обработки.
2. Высокий процент питательных компонентов.
3. Значительный уровень воздухо- и водопроводимости.
4. Равномерное распределение влаги по горизонту залегания.
5. Удерживание тепловой энергии.

Для горшечных растений субстрат изготавливается специально, с учетом конкретных требований разных видов. Большинство из них предпочитает легкую, проницаемую почву с хорошим удержанием воды, в которой воздух образует часть, достигающую 25 % всего объема, вода – 25 %, минеральные компоненты – 25 %, а органика – всего 5 %.

Лучшими характеристиками в плане содержания почвенных газов отличается грунт, состоящий из чернозема, песка, выветренного (некислого) торфа. Для придания большей воздухо- и водопроницаемости в такую землю добавляют инертные природные компоненты, например, перлит, или имеющие искусственное происхождение (шарики из пенопласта). Подобный грунт имеет наиболее высокие характеристики по всем важнейшим параметрам: питательности, воздухопроницаемости, удержания и пропускания влаги. Корни растений в нем отлично развиваются, а зеленая масса исправно нарастает

ПочвеннЫЙ воздух, его состав и значение

В почве, как в любой пористой системе, в том или ином количестве присутствует воздух (газовая среда). Это важнейшая, наиболее динамичная составная часть почвы находится в тесном взаимодействии с твердой, жидкой и живой фазами почвы.

Почвенный воздух является источником кислорода для дыхания корней растений, аэробных микроорганизмов и почвенной фауны.

Кислород почвенного воздуха активно участвует в химических реакциях минеральных и органических веществ. Одни химические элементы, окисляясь, переходят в труднорастворимые формы (железо, марганец), а другие приобретают большую растворимость (сера, хром, ванадий), замедляя или ускоряя миграцию химических элементов. Окисление органического вещества почвы обусловливает круговорот углерода, азота, фосфора, серы и других биологически важных химических элементов.

Почвенный воздух является источником диоксида углерода для растений, используемый в фотосинтезе. От всего количества CO₂, идущего на создание урожая, от 38 до 72 % поступает растению из почвы.

Почвенный воздух находится в почве в трех состояниях: свободном, адсорбированном и растворимом.

Свободный почвенный воздух, находясь в крупных некапиллярных и капиллярных порах почвы, свободно перемещается в ней, обеспечивает аэрацию почв и газообмен между почвой и атмосферой.

Защемленный почвенный воздух – это воздух, находящийся в порах, со всех сторон изолированный водными пробками. В среднем объем защемленного воздуха колеблется от 5 до 8%, достигая своего максимума (12%) в глинистых почвах. Защемленный воздух неподвижен, практически не участвует в газообмене, препятствует фильтрации воды в почве. Вырываясь из пор при защемлении водой, защемленный воздух может вызвать разрушение почвенной структуры.

Адсорбированный почвенный воздух – это газы, адсорбированные на поверхности почвенных частиц. Чем меньше размер почвенных частиц и чем больше в почве гумуса, тем больше содержит она адсорбированных газов при данной температуре. Газы в зависимости от их свойств адсорбируются в такой последовательности: N₂

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Условия газообмена между почвой и атмосферой

Для того чтобы почва и атмосфера осуществляли полноценный газообмен, грунт должен отвечать следующим показателям:

1. Воздухопроницаемость, то есть способность пропускать воздух.
2. Воздухоемкость – объем, занимаемый воздухом в почве при конкретных показателях ее влажности.

Рыхлые грунты являются наиболее воздухопроницаемыми и воздухоемкими, потому что в них большие полости между отдельными частицами. При внесении в такие почвы органических веществ, например, навоза или компоста, рыхлость и питательность увеличиваются, что приводит к повышению важнейших показателей. Также добавление органики приводит к увеличению выделения углекислоты, что стимулирует газообмен с атмосферой, а это способствует активации роста надземной части сельскохозяйственных и декоративных культур.