Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ярославский государственный технический университет»

Кафедра «Гидротехническое и дорожное строительство»

Реферат принят с оценкой ______

Преподаватель:

______________ Т.А.Виноградова

Контрольная работа №1.

по дисциплине“ Почвоведение ”

Задание № 32

ЯГТУ 280302.65

Выполнил

студентка гр. ЗОВР – 25а

_____________ В.М.Сунгурцева

2013.

1.Воздушные свойства и состав почвенного воздуха.

1.1. Состав и количество почвенного воздуха.

Почвенный воздух — незаменимый фактор жизни растений, микроорганизмов, активный участник почвообразования. Воздухе в почве представлен свободным (заполняющим поры, не занятые влагой), адсорбированным твердой фазой и растворенным в почвенной влаге.

Состав почвенного воздуха отличен от атмосферного, непостоя­нен во времени и по глубине почвенного профиля. Отличия почвен­ного воздуха от атмосферного объясняются действием биохимиче­ских процессов, жизнедеятельностью растений и микроорганизмов.

Почвенный воздух, как и атмосферный, примерно на 80% со­стоит из азота, но содержание кислорода и углекислого газа в нем может меняться в широких пределах. В верхних рыхлых слоях поч­вы содержание кислорода приближается к его содержанию в ат­мосфере (до 20%); в слоях же с затрудненным газообменом оно значительно уменьшается в результате потребления растениями и микроорганизмами. Содержание углекислого газа в почвенном воз­духе всегда больше, чем в атмосфере, вследствие выделения его корнями растений и микроорганизмами и может достигать в глу­боких горизонтах 15—20%, тогда как в атмосфере его имеется лишь 0,03%. В воздухе заболоченных почв заметно содержание NH₃ (аммиак) _, CH₄(метан)_, H ₂, H₂S (сероводород).

Почвенный воздух характеризуется повышенной влажностью - относительная влажность его близка к 100 %. В нем присутствуют летучие органические соединения: углеводороды, спирты, сложные альдегиды, являющиеся продуктами жизнедеятельности микроорганизмов. Содержание азота в почвенном воздухе также может не­сколько изменяться в результате связывания его азотфиксирующими микроорганизмами и клубеньковыми бактериями или денитрификации органических веществ. Таким образом, состав почвенного воздуха зависит от двух факторов — газообмена с ат­мосферой и жизнедеятельности растений и микроорганизмов.

Количество почвенного воздуха в основном зависит от влаж­ности почвы. Адсорбированный воздух имеется в небольших ко­личествах только в сухих почвах. Содержание воздуха в почвен­ной влаге переменно и уменьшается с повышением температуры. В свежей, хорошо аэрированной воде при температуре 20°С со­держание кислорода в верхнем (0—30 см) слое почвы при нор­мальной влажности может быть достаточным для обеспечения им растений в течение 1 ч. Однако в переувлажненных почвах при па­янном притоке богатой кислородом воды растения могут до некоторой степени удовлетворять свои потребности в кислороде.

Основные запасы почвенного воздуха представлены свободным, т.е. заполняющим поры почвы, не занятые влагой. Поэтому обес­печенность почвы воздухом можно регулировать, изменяя ее влаж­ность

1.2. Передвижение воздуха в почве.

Движение почвенного воздуха обеспечивает газообмен почвы с атмосферой, выравнивает его состав по глубине, пополняет за­пасы кислорода в почве. Оно может быть активным, вызванным градиентами давления, температуры или концентрации, и пассивным—при изменении влажности, колебании поверхности грунто­вых вод и т. д.

Температура и барометрическое давление почвенного воздуха по сравнению с атмосферным изменяется медленнее. В связи с этим образуются градиенты температуры и давления, под действи­ем которых возможен выход почвенного воздуха в атмосферу и, наоборот, насыщение почвы атмосферным воздухом. Интенсивность этого газообмена зависит также от плотности и влажности почвы, а следовательно, и от ее воздухопроводности. При влажности верх­них слоев, близкой к предельной полевой влагоемкости, газообмен резко замедляется.

Диффузия почвенного воздуха возникает из-за разного состава почвенного и атмосферного воздуха — разного парциального дав­ления кислорода и углекислого газа. Под влиянием диффузии на­блюдается обогащение почвенного воздуха кислородом и выделе­ние углекислого газа в атмосферу.

Скорость диффузии газа в свободной атмосфере подчиняется следующему закону

U=-D₀ dx/dc ;

Где U- поток газа( в см²/с через сечение, равное 1 см²); D₀- коэффициент диффузии газа в воздухе (в см²/с); объемная концентрация данного газа (в см³/см³).

Скорость диффузии зависит от температуры (Т) и давления воздуха (Р), что находит отражение в величине коэффициента диффузии:

D _T,P=D_o(T/T_o)^m*(P/P_o);

где D— коэффициент диффузии при температуре воздуха (То) 273 °К и атмосферном давлении (Р₀); m — показатель степени, зависящей от природы газа.

Так, для углекислого газа D₀=0,138 см²/с, m=2; для кислорода D₀=0,178 см²/с, m = 1,75. В почве коэффициент диффузии газов D_π в несколько раз меньше. Его значения уменьшаются с увеличением плотности почвы, объемной массы и влажности.

В таблице 1 приведены результаты измерений коэффициента диффузии угле­кислого газа для различных почв, которые иллюстрируют эту за­висимость.

1. Коэффициент диффузии С0₂ в различных почвах (по Н. П. Поясову)

Почва	Плотность почвы (в г/см^3)	Объем­ная влаж­ность	Объем свобод­ных пор	t^0C	Dπ(в см^2/с)	Dπ/D0
Обыкновенный	0,85	0,06	0,61	21	0,0473	0,294
глинистый	0,85	0,15	0,52	21	0,0352	0,218
чернозем	0,85	0,24	0,43	21	0,0261	0,162
	0,85	0,31	0,37	21	0,0203	0,127
	0,85	0,36	0,31	20	0,0172	0,107
	0,85	0,40	0,27	20	0,0160	0,100
Дерново-	1,46	0,19	0,27	17	0,0123	0,078
слабоподзолистая	1,46	0,22	0,24	18	0,0117	0,074
тяжелосуглинистая	1,46	0,25	0,21	19	0,0106	0,067
Дерново-	1,30	0,05	0,44	22	0,0230	0,142
подзолистая	1,30	0,09	0,40	21	0,0182	0,117
тяжелосуглинистая	1,30	0,13	0,36	19	0,0148	0,093
	1,30	0,22	0,27	19	0,0076	0,048
	1,13	0,50	0,07	21	0,0012	0,008

Изменение состава почвенного воздуха может наблюдаться при увлажнении почвы атмосферными осадками или при поливах. Впи­тывающая влага приносит с собой растворенные газы. Она же вытесняет почвенный воздух в более глубокие слои, что способст­вует поступлению атмосферного воздуха в верхние слои по оконча­нии впитывания.

«Проветривание» почвы наблюдается и при колебании уровня грунтовых вод. При их подъеме почвенный воздух вытесняется в атмосферу, а при опускании происходит засасывание атмосферно­го воздуха в почву. Ветер несколько увеличивает скорость газо­обмена между оголенной разрыхленной почвой и атмосферой.

3. Влияние состава почвенного воздуха на свойства почвы.

От состава почвенного воздуха зависит окислительно-восстано­вительный потенциал (ОВП) почвы, характеризующий интенсивность и направление окислительных и восстановительных сов. Измеряется ОВП в милливольтах как обратимый потенциал платинового или другого индифферентного электрода, помещенного во влажную почву. В хорошо аэрированных, богатых кислородом почвах ОВП лежит в пределах 300—600 мВ, в заболоченных или переувлажненных оглеенных почвах он снижается до 200 мВ. Оки­слительно-восстановительный потенциал прямо пропорционально зависит от рН почвенного раствора.

Окислительные процессы в почве идут при наличии кислорода в почвенном воздухе или растворенном в его влаге. Необратимые окислительные процессы связаны с разложением органических ве­ществ (окисление аминокислот, белков, сахаров, смолистых и ду­бильных веществ). К обратимым относятся реакции окисления и восстановления железа, марганца, серы.

Преобладание окислительных процессов (ОВП > 500 мВ) при­водит к глубокому разложению органических остатков, гумус в почве не накапливается, образуются светлые почвы, обогащенные минеральными солями. Это наблюдается в иссушенных почвах, на­пример в сероземах. Преобладание восстановительных процессов (ОВП<200 мВ) тормозит разложение органики, идут процессы торфообразования, оглеения. Запасы питательных элементов в до­ступной для растений форме малы, образуются токсичные для рас­тений закисные соединения.

Неблагоприятна также резкая смена окислительных и восста­новительных процессов, наблюдаемая на почвах с длительным пе­реувлажнением и иссушением (подзолистые почвы, солонцеватые, осолоделые, почвы под рисом).

Оптимальное сочетание окислительных и восстановительных процессов отмечается на почвах с благоприятным водным и воз­душным режимами-значение ОВП лежит в пределах 350— 500 мВ, образуются богатые гумусом почвы (черноземы) с благо­приятными физико-химическими свойствами.

Таким образом, динамика ОВП, функционально связанная с составом почвенного воздуха, отражает направленность почвооб­разовательных процессов. Она позволяет также правильно намечать мероприятия по улучшению почв.