Материал: GOSY-1_vmeste

 = = = 1 – = 1- = [см³/см³],

Порозность аэрации (синоним воздухосодержание) – разница между общей порозностью и объемной влажностью почвы: .

Коэффициент пористости (син. пористость приведенная, е) – отношение общего объема пор в почве или грунте к объему твердой фазы почвы. Коэффициент пористости соотносится с пористостью почвы (), или с плотностями почвы (b) и твердой фазы почвы (s) по уравнению:

;

Нередко используют это выражение порозности в виде «приведенной пористости» или коэффициента пористости (е), как отношения объема пор почвы к объему ее твердой части:

Удельный объем пор почвы (Ф, [см³/г]) – отношение объема пор почвы к массе ее твердой фазы:

Коэффициент пористости (е) и удельный объем пор (Ф), – характеризуют объем пор, отнесенный к неизменным при возможных деформационных изменениях почв объему или массе твердой фазы. Именно поэтому эти параметры порового пространства особенно полезны при характеристике изменения пор почвы при уплотнении, трещинообразовании и др.

Порозность почвы, а соответственно и ее плотность — величины динамичные и могут существенно меняться в зависимости от состояния почвы. В частности, сильное воздействие на эти параметры оказывают машинная обработка почв (вспашка, культивация, прикатывание), орошение, проезд машин по поверхности. Динамичны они и в процессе почвообразования. Поэтому, говоря о плотности какой-то почвы, скажем 1,2 г/см³, имеют в виду либо ее значение в данный момент, либо некоторую равновесную плотность.

Общая порозность- почвы складывается из порозности ее агрегатов и пор между агрегатами.

Р=1- рb/ps

Порозность отдельного агрегата (Рагр, %) определяется по формуле

P_агр = (1 - M_агр/V_агрp_s)•100 =1-p_a/p_s

где М_агр—масса сухого агрегата, г; V_агр — его объем, см³.

Соответственно порозность всех агрегатов почвы (суммарная агрегатная)(в%):

Р_Σагр=(Рагр(100-Р)/(100-Рагр).

Межагрегатная порозность (в%)

P_магр=P-P_Σагр.

Знание всех величин порозностей, – почвы, агрегатов, межагрегатной, – весьма важно во многих аспектах. В хорошо агрегированной почве основные запасы питательных веществ, микроорганизмов, влаги находятся именно внутри агрегатов. Снижение агрегатной порозности – яркое свидетельство ухудшения физического состояния почв, снижения всех почвенных функций. Именно почвенные агрегаты, прежде всего, обусловливают почвенное плодородие, так как в их поровом пространстве хранятся питательные вещества, влага, которые потребляют растения. Основная функция межагрегатного пространства – это проведение потоков веществ. В основном по межагрегатному поровому пространству происходит перенос воды и растворенных в ней веществ. Поэтому нередко указывают, что агрегатное пространство – это хранилище основных почвенных запасов, а межагрегатное пространство – это транспортные пути, пути миграции веществ. Функции этих частей порового пространства почвы во многом различны: накопление и постепенное расходование воды и веществ (из агрегатной), быстрый транспорт веществ в профиле почв (по межагрегатной). Поэтому и при анализе полученных величин следует делать соответствующие выводы.

Поскольку вода и воздух в почвенных порах являются антагонистами (чем больше воды в почвенных порах при их неизменном объеме, тем меньше воздуха, и наоборот), важно знать соотношение пор, занятых водой и воздухом в тот или иной момент или в том или ином состоянии, которое определяется влажностью почвы.

Относительный объем пор, занимаемых прочносвязанной водой (в%):

Р_мг=(W_мг•р_b)/1,5,

где Wмг — максимальная гигроскопичность почвы, % по массе; 1,5— плотность прочносвязанной воды.

Относительный объем пор, занятых рыхлосвязанной водой (в%):

Р_{р св}=(0,5W_мгd_v)/1,25=(W_зав-W_мг)р_b/1,25,

где W_зав—влажность завядания, % по массе; 1,25 — плотность рыхлосвязанной воды.

Наконец, относительный объем пор, занятых капиллярной водой (в%):

Р_кап=(W_нв-1,5W_мг)d_v=(W_нв-W_зав)p_b,

где W_нв— наименьшая влагоемкость почвы (см. гл. 6), % по массе.

Общая порозность, занятая разными категориями воды или при различной влажности почвы (в%), соответственно составит:

Р_w=Р_мг + Р_рсв + Р_кап.

Тогда порозность аэрации (в%) будет равна:

Р_аэр=Р-P_w.

Описанное соотношение различной порозности почв было разработано Н. А. Качинским под названием дифференциальной порозности почвы.

Почвы довольно существенно различаются между собой по порозности; различна порозность почв и в разных горизонтах профиля (табл.).

Общая порозность (скважность) разных типов почв

Типичные значения плотности и порозности почв

Плотность естественной почвы никогда не может превышать 2 г/см³. . А вот минимальные значения минеральных почв редко бывают ниже 0.8 г/см³. Хотя плотность торфяных почв, торфов может снижаться и до 0.1 г/см³.

Типичные значения плотности различных почв:

Плотность почвы и урожай

Плотность почвы во многом определяет урожай растений. Она оказывает влияние на рост корней растений, так как уплотненная почва является существенной преградой для проникновения корней.

В уплотненной почве, при высокой величине _b низка порозность почвы. Значит, в почве содержится мало воды. При выпадении же осадков поры быстро заполняются водой, и почва содержит мало воздуха, также необходимого для роста корней и развития растений.

В случае же излишне рыхлой почвы поровое пространство столь развито, что корни растений не имеют хорошего контакта с поверхностью твердой фазы, где содержатся в поглощенном состоянии многие элементы питания. Это приводит к снижению урожая в разрыхленной почве.

Необходимо применять приемы прикатывания почвы для создания оптимального диапазона плотности почвы. Надо не допустить уплотнения почвы тяжелой сельскохозяйственной техникой. А это связано со своевременностью проведения агротехнических работ. Почва особенно подвержена уплотнению при повышенной влажности.

Разуплотнение почвы. Как правило, разрыхлить поверхностный пахотный слой почвы – не проблема. Достаточно его вспахать, взрыхлить различными почвообрабатывающими орудиями.

Но вот разрыхлить агрегаты, – основное хранилище питательных веществ, воды, почвенной биоты, – значительно сложнее. Агротехнические меры здесь не помогут. Восстановление внутриагрегатной порозности обязано деятельности почвенных микроорганизмов, накоплению специфических органических веществ. Необходимо применение органических и зеленых удобрений, влияющих на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, улучшающих состояние почвы.

Еще один аспект уплотнения – переуплотнение подпахотного слоя, так называемое накопительное или подпочвенное уплотнение. Действительно, под влиянием многократных проходов техники уплотнение сказывается все глубже и глубже. Происходит образование подпахотного уплотненного, плохопроницаемого и для воды, и для воздуха слоя. Сложность в том, что контролировать внутрипочвенное уплотнение очень трудно, – оно незаметно с поверхности почвы так, как видна, например, эрозия, или поверхностное уплотнение.

Однако, не только повышенная плотность снижает урожай. Неблагоприятное влияние оказывает и излишне низкая плотность почвы.

Оптимум же по данным большинства исследователей

для суглинистых почв находится в области от 1.0 до 1.3 г/см³.

Если говорить о порозности почвы, которая является прямой функцией от плотности почвы, то и для этой величины предложен ряд критериев и диапазонов оптимальности

Н.А.Качинский (1985) предложил выделять следующие диапазоны по порозности почвы (порозность почв в см³/см³):

отличная (культурный пахотный слой) – 0.65-0.55

удовлетворительная для пахотного слоя – 0.55-0.50