Почвоведение Том 1 - Белицина Г.Д.
ISBN 5-06-001159-3
Скачать (прямая ссылка):
C=kp/10.2, (25)
где С—массовая концентрация газа, растворенного в воде, мг/л; р — парциальное давление газа в почвенном воздухе, МПа; 10,2 — нормальное атмосферное давление, МПа; к — коэффициент растворимости газа в воде, мг/л.
Все четыре почвенные фазы — твердая, жидкая, газообразная и живая — тесно связаны между собой и находятся в слож-
165
ном взаимодействии. Процессы сорбции — десорбции, растворения — дегазации в условиях изменяющихся концентраций газов, температур, давлений, влажности протекают постоянно. Система находится в состоянии подвижного равновесия, определяемого изменчивостью термодинамических условий и биологической активности. Благодаря этим явлениям почвенный воздух, раствор и поглощающий комплекс почвы образуют взаимосвязанную систему, создают свойственную почвам буферность.
8.2. Воздушно-физические свойства почв
Совокупность ряда физических свойств почв, определяющих состояние и поведение почвенного воздуха в профиле, называется воздушно-физическими свойствами почв. Наиболее важными из них являются воздухоемкость, воздухосодержание, воздухопроницаемость, аэрация.
Общей воздухоемкостью почв называют максимально возможное количество воздуха, выраженное в процентах по объему, которое содержится в воздушно-сухой почве ненарушенного строения при нормальных условиях. Общую воздухоемкость (Ров) можно определить по формуле
РОВ= РОБЩ Р„ (26)
где РОБЩ— общая порозность почвы, %; Рг—объем гигроскопической влаги, %.
Воздухоемкость почв зависит от их гранулометрического состава, сложения, степени оструктуренности. По характеру влияния на состояние почвенного воздуха следует различать капиллярную и некапиллярную воздухоемкость. Почвенный воздух, размещенный в капиллярных порах малого диаметра, характеризует капиллярную воздухоемкость почв. Высокий процент капиллярной воздухоемкости указывает на малую подвижность почвенного воздуха, затрудненную транспортировку газов в пределах почвенного профиля, высокое содержание защемленного и сорбированного воздуха. Преобладание капиллярной воздухо-емкости характерно для тяжелоглинистых, бесструктурных, плотных, набухающих почв. При высоких уровнях увлажнения капиллярная воздухоемкость не обеспечивает аэрацию почв, создает анаэробные зоны и благоприятствует развитию внутрипочвенного оглеения.
Существенное значение для обеспечения нормальной аэрации почв имеет некапиллярная воздухоемкость, или порозность аэрации, т. е. воздухоемкость межагрегатных пор, трещин и камер. Она включает крупные поры, межструктурные полости, ходы корней и червей в почвенной толще и связана в основном со свободным почвенным воздухом. Некапиллярная воздухоемкость (Ра — порозность аэрации) определяет количество воздуха, суще-
166
ствующего в почвах при их капиллярном насыщении влагой. Она вычисляется по уравнению
Ра=Робщ-Рк, (27)
где Рк — объем капиллярной порозности, %.
Наибольших значений (25—30%) нскапиллярная воздухоем-кость достигает в хорошо оструктуренных, слабоуплотненных почвах.
Количество воздуха, содержащегося в почве при определенном уровне естественного увлажнения, называют воздухосодержанием. Определяется воздухосодержание (Рв) по формуле
Р =Р б — P , (28)
вобщ W ‘ v /
где Рш — объемная влажность почв, %.
Вода и воздух в почвах антагонисты. Поэтому существует четкая отрицательная корреляция между влаго- и воздухосодержанием. Воздухосодержание колеблется в различных почвах и в различные сезоны от 0 (на переувлажненных или затапливаемых территориях) до 80—90% (на переосушенных торфяниках). Во всех типах почв воздухосодержание имеет четко выраженную сезонную динамику (рис. 29). Для расчетов воздухозапасов, так же как и влагозапасов в почве, практикуют расчет воздухосодержания в м3/га.
Воздухопроницаемостью (газопроницаемостью) называют способность почвы пропускать через себя воздух. Воздухопроницаемость определяет скорость газообмена между почвой и атмосферой. Она зависит от гранулометрического состава почвы и ее оструктуренности, от объема и строения (конфигурации) порового пространства. Воздухопроницаемость определяется главным образом некапиллярной порозностью. Особое внимание при исследовании воздухопроницаемости следует обращать на состояние поверхности почвы, ее разрыхленность, наличие корок, трещин. Воздухопроницаемость в естественных условиях изменяется в широких пределах от 0 до 1 л/с и выше.
8.3. Воздухообмен почвы
Обмен газами между почвенным воздухом и атмосферой называется воздухообменом (газообменом) почвы. Воздухообмен определяется большим количеством факторов, как непосредственно почвенных, так и внешних по отношению к ней Наибольшее значение имеют:
1) атмосферные условия —
Р6,м3/га 3000 1000 1000
___i__I__I__i__I—
иЕ1ШШШЖ1мес
...1-------2 ----3-------4
Рис 29 Сезонная динамика воздухосодержания в метровой толще почв. /-дерново-подзолистые, 2—лугово-
болотные, 3 — южные черноземы, 4 — каштановые
167
Таблица 29. Значения коэффициентов диффузии СО2 в зависимости от воздухосодержания почвы (данные Н. П. Поясова)
Почва Рв, %, Da, см2 *с ?5,см2 • с
