Поиск

Порозность почвы
28.03.2015

Почва представляет собой дисперсное тело. Это значит, что она состоит из большого числа частиц разного размера, в большинстве своем мелких. Диаметр частиц почвы измеряется от одного миллиметра до тысячных и стотысячных его долей. Вместе с тем почва — тело пористое, во всех направлениях оно пронизано сообщающимися друг с другом промежутками между частицами. Именно в этих промежутках — почвенных порах и находится влага, тем или иным путем проникшая в почву.
Благодаря тому, что почвенные поры очень малы, поведение воды, заполняющей их, отличается рядом особенностей. Чтобы эти особенности были понятны, прежде всего необходимо охарактеризовать порозность почвы. Наши сведения о форме, размерах и свойствах порового пространства почвы (общей совокупности пор) довольно скудны.
Наиболее легко определяется величина общей порозности почвы, т. е. суммарный объем всех пор. Известным приемом для этого является определение объемного веса и удельного веса почвы. Обозначая объемный вес почвы через OB, а удельный вес через УВ, вычисляем искомую порозность П из формулы

П = (1 - ОВ/УВ) 100.

Порозность выразится в процентах от объема почвы.
Порозность в разных почвах и в разных горизонтах одной и той же почвы варьирует в довольно широких пределах: в минеральных почвах — примерно от 25 до 60%; в чисто органогенных горизонтах, например в торфах и лесных подстилках, она может превышать 90%. В верхних, гумусовых горизонтах минеральных почв величина порозности бывает обычно выше за счет рыхлости, хорошо выраженной структуры, наличия ходов корней, ходов роющих животных и т. д. В нижних горизонтах порозность уменьшается, доходя до 40—45% в глинистых и суглинистых неоглеенных породах и до 35—40% в песчаных. В оглеенных суглинистых и глинистых породах она понижается до 25—30%.
Для иллюстрации сказанного в табл. 1 приведено несколько примеров изменения порозности почв по профилю разреза.
Порозность почвы

Из этой таблицы видно, что и в глубоких горизонтах порозность по большей части превышает 40%, что подтверждает сказанное выше.
Однако мы не можем удовлетвориться одной только суммарной количественной характеристикой почвенной порозности. Нас неизбежно интересует и качественная сторона: размер пор, их форма и т. д. Путем простого наблюдения может быть установлено, что чем крупнее частицы, из которых состоит почва, тем крупнее поры, и наоборот. Однако такой элементарный вывод тоже не может нас удовлетворить. Поэтому естественно, что ученые уже с давних пор старались исследовать порозность почвы более подробно.
Была сделана попытка заменить почву моделью, состоящей из шарообразных частиц одинакового размера. Преимущество такой модели заключается в том, что присущая ей порозность может быть количественно и качественно охарактеризована при помощи элементарной геометрии.
Конечно, такая модель сильно отличается от реальной почвы, в которой частицы имеют различный размер, разную форму и никогда не бывают шарообразными. Закономерности, которые могут быть установлены на такой модели, имеют лишь очень ограниченное приложение в отношении реальных естественных почв. Поэтому изложение их дается весьма кратко.
Шарообразные частицы одинакового размера могут быть расположены по отношению друг к другу различно. Существует два главных, крайних случая их взаимного расположения, иллюстрируемые рис. 1.
В первом случае, когда шары лежат наиболее рыхло, их центры располагаются по углам кубической решетки (рис. 1 ,а). Такое расположение мы и будем называть кубическим. Здесь каждая частица соприкасается с шестью другими частицами модели. Порозность всей системы при кубическом расположении шарообразных частиц составляет 47,6%, а объем твердых частиц 52,4%. Поры в такой системе имеют форму как бы кубов с шарообразно вогнутыми стенками и соединяются между собой узкими проходами.
Порозность почвы

Во втором случае, когда шары лежат плотно, их центры располагаются по углам тетраэдров (рис. 1,б). Такое расположение мы будем называть гексагональным; каждая частица соприкасается с двенадцатью соседними частицами. Порозность здесь равна 25,95%, а объем твердых частиц 74,05%. Поры в этом случае имеют двоякую форму (рис. 2): тетраэдрическую и ромбоэдрическую, но и в этом случае они соединяются проходами более узкими, чем диаметр самих пор. Поровое пространство между частицами приобретает очень сложное строение, что можно видеть на рис. 3, на котором изображен слепок такого пространства.
Если мы сопоставим величины порозностей естественных почв, приведенные в табл. 1, с порозностью модели при различном расположении частиц, то увидим, что в большинстве случаев естественная порозность почвы либо близка к порозности модели при кубической упаковке частиц (47%), т. е. при наиболее рыхлом их расположении, либо превышает эту величину. Превышение всегда имеет место в гумусовых горизонтах, где порозность достигает 50—70%. Чем можно объяснить такое рыхлое или даже очень рыхлое (в гумусовых горизонтах) расположение частиц? Казалось бы, что в процессе отложения
и самоуплотнения частицы рыхлых наносов и почв должны располагаться максимально плотно. Это кажущееся противоречие объясняется очень просто. Дело в том, что и рыхлые наносы, из которых образуются почвы, и самые почвы почти всегда (исключая почвы и наносы супесчаного, песчаного и более грубого механического состава) обладают той или иной агрегированы остью, т. е. отдельные минеральные зерна, из которых состоит нанос или почва, расположены не свободно, рыхло, раздельно, а склеены друг с другом в комочки (агрегаты). В наносах, т. е. в материнских породах и в нижних малогумусовых горизонтах почв, эти комочки, как правило, очень мелки — их диаметр измеряется сотыми долями миллиметров и даже меньше. В гумусовых горизонтах размер комочков гораздо больше, он может достигать нескольких миллиметров, а иногда и нескольких сантиметров. В гумусовых горизонтах более крупные комочки нередко состоят из более мелких, а эти последние — из комочков еще более мелких или же из отдельных частичек минералов (рис. 4). Порозность и наносов, и почв слагается из порозности межагрегатной и внутриагрегатной, которая может быть, в свою очередь, сложной, особенно в гумусовых горизонтах. Простой расчет показывает, что даже при наиболее плотном расположении и агрегатов, и отдельных зерен внутри агрегатов суммарная (межагрегатная + внутриагрегатная) порозность может достигать значительных величин, превышая порозность модели при наиболее рыхлом расположении частиц.
Порозность почвы

Однако в природе существует один случай, когда порозность почвы приближается к порозности модели при наиболее плотной упаковке. В табл. 2 приведены величины порозности глееватых и глеевых горизонтов некоторых типов почв. Сопоставляя эти величины порозности с приведенными в табл. 1, мы видим, что они значительно ниже, а величины объемного веса значительно выше, чем в табл. 1. В двух последних почвах порозность глеевых горизонтов очень близка к 26%, т. е. к порозности модели при наиболее плотной, гексагональной упаковке. Это явление объясняется тем, что в процессе оглеения вследствие восстановления соединений железа, являющихся часто клеящим веществом в агрегатах, которые распадаются на составляющие их отдельные зерна, почва получает возможность уплотняться. Уплотнение идет часто до возможного максимального предела, соответствующего порозности «идеальной» почвы при гексагональной упаковке.
Таким образом, величины порозности естественных почв в общем довольно близки к величинам порозности систем, состоящих из шарообразных частиц. Кроме того, и для почв, и для грунтов характерной чертой является хорошо выявленная у «модельно» почвы ритмическая изменчивость размеров пор — более широкие промежутки соединяются друг с другом более узкими перемычками. Иными словами, поровое пространство почвы представляет собой как бы пространственную (трехмерную) сетку из узловатых нитей, причудливо переплетающихся друг с другом. Узелки — расширенные участки пор.
Ho на этом сходство между естественными почвами и «модельной» почвой заканчивается. Естественные почвы состоят из частиц очень разнообразного размера. Среди них много таких (особенно это относится к частицам глинных минералов), которые имеют форму пластинок. В силу этого форма и размеры почвенных пор имеют мало общего с формой и размерами промежутков между частицами у рассмотренной модели.
Порозность почвы


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Введите два слова, показанных на изображении: *