Материал: GOSY-1_vmeste

Окислительное состояние главнейших типов почв

Профильные кривые распределения ОВ-потенциалов для большинства автоморфных и гидроморфных почв можно подразделить на две основные группы.

1)гр- однородным окислительным профилем при некоторой общей тенденции к повышению или понижению окислительного потенциала вниз по профилю.

2)гр- почвы с дополнительным грунтовым увлажнением; в таких почвах наблюдается резкая смена окислительного режима по профилю и величины ОВ-потенциалов быстро падаютв нижних оглеенных горизонтах: окислительные или умеренно окислительные условия сменяются в этих горизонтах восстановительными.

В дерново-подзолистых почвах- летом Еh верхних горизонтов- 450—550 мВ и их изменения сильно зависят от конкретных погодных условий. Минимальные nзначения ОВП в верхних горизонтах почв обусловлены микробиологической деятельностью и влиянием органического вещества как •фактора стимулирующего развитие микрофлоры. Повышение потенциалов в средней части профиля частично, объясняется высоким содержанием свободных и слабо окристаллизованных соединений окисного железа. В наиболее глубоких горизонтах дерново-подзолистых почв можно тенденцию к падению ОВ-потенциалов; а этих горизонтах аэрация весьма ограничена. Наиболее ясно падение потенциалов выражено в подверженных оглеению горизонтах.

В профилях пойменных луговых и торфянистых почв Eh ниже, чем в дерново-подзолистых, и уже в верхних горизонтах часто находятся в пределах 400—440 мВ. В верхней

части профиля этих почв, как и в дерново-подзолистых, потенциал несколько неустойчивые; ниже 20—30 см заметно отчетливое повышение потенциалов. Характерным отличием от дерново-подзолистых почв служит резкое падение ОВ-потенциалов при переходе к водонасыщен-

ным горизонтам почв. В них потенциалы падают до 250—300 мВ и ниже.

Однако связь ОВП с влажностью далеко не всегда однозначна. Например, дождевая вода, обогащенная 02, может способствовать повышению окислительного потенциала.

В черноземах, лугово-черноземных почвах, некоторых пойменных луговых и дерновых почвах окислительный профиль близок к профилю дерново-подзолистых почв. В верхних горизонтах этих почв потенциалы к500—550 мВ. Равномерность распределения величин ОВП по профилю зависит от глубины проникновения и равномерности пространственного

распределения корневых систем, от степени перерытости профиля почвенными животными, скоплений карбонатов и других факторов.

Влажные солончаки, болотные, лиманные почвы южных районов СССР -небольшими величинами ОВП циалов даже в верхних горизонтах, не превышающих +200 мВ и снижающихся вниз по профилю до —50ч—100 мВ. Профильное распределение потенциалов в таких почвах может быть крайне неоднородным из-за быстрой вертикальной смены преобладающих элементарных процессов.

В таких почвах могут чередоваться органогенные горизонты, представленные скоплениями органических остатков типа наилков или войлока, охристые горизонты скопления окисных соединений железа, яркие глеевые горизонты; в ильменно-болотных почвах часто выделяется сероводород. В таких условиях на общем фоне развития восстановительных

процессов и низких величин ОВП можно наблюдать как резкие скачки ОВ-потенциалов, так и сравнительно равномерное их распределение по профилю.

Тепловые свойства почв

Роль t в почвенных процессах

Колебания t - важный компонент почвенного микроклимата. С ним связаны начало и конец вегетац-го периода, пространственное размещение растений, хар-р распростр-я корневых систем, v поступления к корням питат-х эл-тов.

t почвы влияет на:

•v поступления воды в корни растений, на транспирацию, на продуктивность растит-ти.

•регулирует численность микроорг-ов и их активность, минер преобразования и пр. разложения орг остатков и трансформации почвенного гумуса.

•фазовые переходы в системе почва-почв.р-р-почв.воздух, пр.растворения солей и газов, v выветривания минералов.

•образ-е цементационных стр-р в тропиках под влиянием избыточного перегрева и фрагментарных стр-р в северных широтах (под действием переохлаждения)

Исследования тепловых св-в почв и особенностей годовой динамики их t необходимы при детальных исследованиях всех пр., протекающих в почвах, при количественных расчетах соле-, водо- и газопереносов.

Поступление теплоты в почву

Источники: 1)лучистая энергия солнца (главный источник теплоты в почве); 2)атмосферная радиация (приобретает существенное значение в балансе теплоты в районах с неустойчивой атмосферной деят-тью, в периоды вторжения теплых или холодных воздушных масс); 3)внутренняя теплота земного шара (незначительна =4,19•10^-4Дж/(см²•мин)), вклад в тепловой поток велик лишь в районах активной вулканической деят-ти); 4)энергия биохим-х пр. разлож-я орг остатков; 5)радиоактивный распад (вклад 2х последних ничтожно мал, не принимается во внимание в балансовых расчетах).

Среднее кол-во теплоты, поступающей к верхней границе атмосферы Земли от Солнца (солнечная const) = 8,296Дж/(см²•мин). Приход теплоты к земной пов-ти меньше вследствие рассеивания ее в атмосфере. Реальное кол-во поступающей в почву солнечной тепловой энергии коррелируется географической широтой, временем года, состоянием атмосферы, экспозицией склонов, т.е. углом падения солнечных лучей на пов-ть, хар-ром растит-го покрова, тепловыми св-вами самой почвы

Тепловая хар-ка почвы

Тепловые св-ва - совокупность св-в, обусловливающих способность почв поглощать и перемещать в своей толще тепловую энергию. К ним относятся: теплопоглотительная (теплоотражательная) способность почв, теплоемкость, теплопроводность, теплоусвояемость.

1.Теплопоглотительная (отражательная) способность почв (способность почв поглощать (отражать) определенную долю падающей на ее пов-ть солнечной радиации): характеризуется значением альбедо (А) - долей коротковолновой солнечной радиации, отражаемой их пов-тью (Qотр), выраженной в процентах от общей солнечной радиации (Qобщ): А= Qотр/Qобщ*100, Qотр, Qобщ выражаются в Дж/(см²•мин). Альбедо зависит от очень многих св-в почв - их цвета, кол-ва и кач-го состава орг в-ва, гран состава, оструктуренности, состояния пов-ти, влажности. Диапазон отражения лучистой энергии пов-тью почв колеблется от 8-10 до 30%. Естественное варьирование величины альбедо в ландшафтах усиливается хар-ром растит. и снежного покрова. Теплопоглотительная способность почв одного и того же региона обусловливает разделение почв на холодные и теплые: темноцветные более теплые, чем светлые; шероховатой пов-тью более теплые, чем бесструктурные.

2.Теплоемкость (С) – св-во почв поглощать тепловую энергию; выражается через приращение теплоты (ΔQ) в почве при изменении ее температуры (ΔT): C =ΔQ/ΔT, где С - теплоемкость почв, Дж/(г•град); Q – кол-во теплоты в почве, Дж/г; Т - температура почв, °С.

3 Вида теплоемкости почв:

•Удельная (С): характеризуется кол-вом теплоты, необходимым для нагревания или выделяемым при охлаждении ед. массы (1 г) абсолютно сух. почвы на 1°С в интервале t 14,5-15,5°С.

•Объемная (Сv): численно равна кол-ву теплоты, необходимому для нагревания или выделяемого при охлаждении ед. объема (1 см³) сух. почвы на 1° в том же интервале t.

Пересчет удельной в объемную необходим при исслед-и пр. поступления и перераспределения тепловой энергии в пределах почвенного профиля. Т.к. сложение почв в целом и различных генетич-х гор-тов разное, то и соотношение между С и Сv существенно изменяется. В рыхлых, хорошо оструктуренных почвах удельная выше объемной; в плотных, слитых почвах Сv значительно > С. Удельная и объемная связаны между собой отношением Сv=С*ρ, ρ - плотность почвы, г/см³. Удельная и объемная теплоемкости характеризуют физ св-ва почв в стандартных, жестко ограниченных состояниях и определяются минералог-им и гран составом почв, сод-ем орг в-ва, хар-ром их сложения и оструктуренности.

В естественных усл-х теплоемкость почв существенным образом отличается от стандартных параметров, что связано с различиями в уровнях увлажнения. Изменение теплоемкости почв в зависимости от влажности рассчитывается по ф-ле (Андрианов): С=0,2x+0,7у+(W-у), х – сод-е минер-х частиц, %; у – сод-е прочно связанной воды, %; W - влажность почвы, %.

•Эффективная: характериз-ся суммарным кол-вом теплоты, идущим на изменение t ед. массы почвы и фазовые превращения (испарение и конденсация влаги, кристаллизация и таяние льда, сорбция и десорбция газов, т.е. пр., сопровождающиеся выделением или поглощением теплоты).

По хар-ру теплоемкости почв:

•почвы холодные – глинистые (более теплоемки, нагреваются медленнее);•теплые - песчаные. Почвы, богатые органикой, более теплоемки и холоднее минеральных. Хорошо оструктуренные с высоким сод-ем почв.воздуха холоднее слитых. Влажные более теплоемки и холоднее, чем сухие.

Теплота, поступающая на пов-ть почв, под действием создаваемого градиента t перераспределяется в почвенном профиле.

Теплообмен – пр.переноса теплоты.

Теплообмен рассчитывается по ур-нию термодиффузии: dQ=–λ dT/dz Sdt, Q - поток тепловой энергии, Дж, через площадь сечения S, см²; t - время, с; Т - t различных слоев почвы, град; z - глубина слоев почвы, см; λ – коэфф-т теплопроводности, Дж/(см•с•град). Знак «-» означает перенос теплоты в сторону убывания t.