ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.09.2020
Просмотров: 8807
Скачиваний: 18
характерна
при
воздушно
-
сухом
состоянии
почв
,
минимальная
–
при
избыточном
увлажнении
почв
вследствие
близкого
залегания
грунтовых
вод
,
поверхностном
заболачивании
или
затоплении
,
а
также
в
условиях
водоносных
горизонтов
.
Основными
факторами
газообмена
в
почве
являются
:
1)
атмосферные
условия
,
к
которым
относятся
амплитуды
колебания
температур
воздуха
(
суточные
и
годовые
),
амплитуды
колебаний
атмосферного
давления
(
су
-
точные
и
годовые
),
температурные
градиенты
на
поверхности
раздела
почва
-
ат
-
мосфера
,
движение
атмосферного
воздуха
,
осадки
и
характер
их
распределения
,
характер
испарения
и
транспирации
.
2)
физические
свойства
почвы
,
к
которым
относится
гранулометрический
состав
,
структура
,
состояние
поверхности
,
плотность
,
пористость
,
температурный
режим
,
влажность
почвы
,
3)
физические
свойства
газов
,
к
которым
относятся
скорость
диффузии
,
градиен
-
ты
концентраций
газов
в
почвенном
профиле
и
на
границе
раздела
сред
,
их
грави
-
тационный
перенос
под
действием
силы
тяжести
,
способность
к
сорбции
–
де
-
сорбции
на
твердой
фазе
почвы
,
растворение
в
почвенных
растворах
и
дегазация
.
4)
физико
-
химические
реакции
в
почвах
,
к
которым
относятся
обменные
реакции
между
ППК
–
почвенным
раствором
–
газовой
фазой
,
а
также
окислительно
-
восстановительные
реакции
.
Основным
механизмом
переноса
газов
является
диффузия
.
Д
иффузия
–
это
процесс
перемещения
газов
,
связанный
с
их
различной
концентрацией
в
почве
и
атмосфере
(
градиентом
концентрации
).
В
почвенном
воздухе
концентрация
ки
-
слорода
всегда
меньше
,
а
углекислого
газа
больше
,
чем
в
атмосфере
.
Поэтому
под
влиянием
диффузии
создаются
условия
для
поступления
в
почву
кислорода
и
вы
-
деления
в
атмосферу
углекислого
газа
.
Поток
газообразного
вещества
(
Q
S
),
протекающего
через
единицу
площади
почвенной
среды
за
единицу
времени
,
рассчитывается
уравнением
молекулярной
диффузии
(
первый
закон
Фике
):
z
c
d
d
Ds
Qs
=
где
D
S
–
коэффициент
диффузии
газа
в
почве
,
см
2
·
с
;
с
-
концентрация
газа
в
почвенном
воздухе
,
мг
/
см
3
;
z
–
глубина
слоя
,
см
.
Остальные
факторы
в
большей
или
меньшей
степени
связаны
с
диффузией
:
они
изменяют
градиенты
концентрации
газов
или
изменяют
свойства
среды
,
через
которую
идет
диффузия
.
11.3.
Формы
почвенного
воздуха
.
Почвенный
воздух
находится
в
почве
в
трех
состояниях
:
собственно
поч
-
венный
воздух
(
свободный
и
защемленный
),
адсорбированный
и
растворенный
.
Свободный
почвенный
воздух
–
это
смесь
газов
и
летучих
органических
со
-
единений
,
размещается
в
капиллярных
и
некапиллярных
почвенных
порах
.
Он
обладает
большой
подвижностью
и
способен
свободно
перемещаться
в
почве
и
активно
обмениваться
с
атмосферой
.
Защемленный
почвенный
воздух
–
воздух
,
который
находится
в
порах
,
со
всех
сторон
изолированных
водными
пробками
.
Максимальное
количество
за
-
щемленного
воздуха
имеют
тонкодисперсные
уплотненные
почвы
.
Этот
воздух
неподвижен
и
практически
не
участвует
в
газообмене
между
почвой
и
атмосфе
-
рой
.
Он
препятствует
фильтрации
воды
,
может
вызывать
разрушение
почвенной
структуры
.
Растворенный
почвенный
воздух
–
это
газы
,
растворенные
в
почвенной
воде
.
Взаимоотношение
жидкой
и
газообразной
фаз
почвы
определяется
режимом
температуры
и
давления
,
а
также
концентрацией
газов
в
свободном
почвенном
воздухе
.
Количество
растворенных
газов
подчиняется
закону
фазового
равновесия
Генри
:
,
2
,
10
/
p
C
λ
=
где
С
–
массовая
концентрация
газа
,
растворенного
в
воде
,
мг
/
л
,
λ
–
коэффициент
растворимости
газа
в
воде
,
мг
/
л
,
р
–
парциальное
давление
газа
в
почвенном
воздухе
,
МПа
,
10,2
–
нормальное
атмосферное
давление
,
МПа
.
Повышение
давления
повышает
растворимость
газов
,
понижение
давления
способствует
переходу
газов
из
почвенного
раствора
в
почвенный
воздух
.
Увели
-
чение
концентрации
того
или
иного
газа
в
составе
почвенного
воздуха
вызывает
увеличение
этого
газа
в
почвенном
растворе
.
Понижение
температуры
почвы
приводит
к
повышению
растворимости
всех
почвенных
газов
.
Хорошо
растворя
-
ются
в
воде
аммиак
,
сероводород
,
углекислый
газ
,
растворимость
кислорода
не
-
большая
.
Растворенные
газы
проявляют
высокую
активность
.
С
насыщением
поч
-
венного
раствора
СО
2
повышается
растворимость
карбонатов
,
гипса
,
других
со
-
единений
.
Растворенный
кислород
поддерживает
окислительные
свойства
поч
-
венного
раствора
.
С
повышением
температуры
окислительные
процессы
ослабе
-
вают
и
происходит
выпадение
из
растворов
карбонатов
.
Растворенные
газы
игра
-
ют
большую
роль
в
обеспечении
физиологических
потребностей
почвенной
фло
-
ры
и
фауны
.
Адсорбированный
почвенный
воздух
–
это
газы
и
летучие
органические
со
-
единения
,
сорбированные
поверхностью
твердой
фазы
почвы
.
Чем
выше
степень
дисперсности
почвы
,
тем
больше
сорбированных
газов
при
данной
температуре
она
содержит
.
Количество
сорбированного
воздуха
зависит
от
минералогического
состава
почв
,
их
влажности
и
количества
органических
веществ
.
Адсорбция
газов
сильнее
проявляется
в
почвах
тяжелого
гранулометрического
состава
,
богатых
органическим
веществом
.
Наибольшее
количество
адсорбированного
воздуха
ха
-
рактерно
для
сухих
почв
,
активнее
поглощающих
воду
,
чем
газы
.
Количество
адсорбированных
газовых
компонентов
(
Г
)
можно
рассчитать
при
промощи
уравнения
изотермы
адсорбции
Ленгмюра
:
,
C
k
C
Г
Г
+
∞
=
где
:
Г
∞
-
предельное
значение
адсорбции
насыщения
на
единицу
поверхности
адсорбента
,
мг
,
С
–
равновесная
концентрация
газа
в
системе
,
мг
/
л
,
K
–
эмпирический
коэффициент
.
Газы
сорбируются
в
зависимости
от
строения
их
молекул
и
дипольного
мо
-
мента
.
Хуже
всех
сорбируется
N
2,
лучшими
сорбционными
способностями
обла
-
дает
кислород
и
углекислый
газ
,
самая
высокая
сорбция
–
у
NH
3
.
12.
Тепловой
режим
почв
.
Радиоактивность
почв
.
Тепловой
режим
в
значительной
степени
объясняет
интенсивность
механиче
-
ских
,
геохимических
и
биологических
процессов
в
почве
.
С
повышением
темпе
-
ратуры
на
10°
С
скорость
химической
реакции
возрастает
в
2-3
раза
.
В
разных
районах
Земли
в
этой
связи
скорости
химических
реакций
могут
отличаться
в
де
-
сятки
раз
.
От
температуры
зависит
сорбция
и
десорбция
,
растворимость
газов
,
со
-
отношение
твердой
и
жидкой
фаз
в
почве
,
пептизация
и
коагуляция
коллоидов
.
Многие
минералы
отличаются
значительными
коэффициентами
объемного
расширения
,
например
,
у
полевых
шпатов
вдвое
меньше
,
чем
у
кварца
.
При
пе
-
риодическом
нагревании
и
охлаждении
в
породах
образуются
трещины
,
а
капил
-
лярное
давление
в
тонких
трещинах
и
замерзающая
вода
в
более
крупных
способ
-
ствуют
механическому
разрушению
минералов
и
пород
.
Нагревание
увеличивает
биохимическую
деятельность
бактерий
,
по
крайней
мере
до
температуры
40°
С
.
Тепловым
режимом
почвы
называется
совокупность
явлений
теплообмена
в
системе
приземный
слой
воздуха
–
почва
–
почвообразующая
порода
.
Тепловой
режим
определяет
в
первую
очередь
солнечная
радиация
,
точнее
соотношение
по
-
глощенной
радиации
и
теплового
излучения
Земли
.
Сравнительно
небольшую
роль
играют
экзо
-
и
эндотермические
реакции
в
почве
,
а
также
внутренняя
энер
-
гия
нашей
планеты
.
Интенсивность
альбедо
зависит
от
окраски
почвы
,
характера
ее
поверхности
,
теплоемкости
.
Темные
почвы
,
богатые
органическим
веществом
и
глинистыми
минералами
,
энергично
поглощают
солнечное
излучение
.
Светлые
,
особенно
песчаные
малогумусные
почвы
имеют
альбедо
40-45 %,
или
почти
вдвое
меньше
.
Под
теплоемкостью
понимают
количество
теплоты
,
необходимое
для
нагре
-
вания
на
1°
С
1
г
почвы
(
массовая
теплоемкость
)
или
1
см
3
почвы
(
объемная
теп
-
лоемкость
).
Теплоемкость
жидкой
фазы
–
около
1,
твердой
– 0,1-0,5,
газовой
фа
-
зы
– 0,0003.
Из
этих
величин
следует
,
что
теплоемкость
почвы
увеличивается
с
увеличением
влажности
почвы
,
то
есть
для
нагревания
влажной
почвы
требуется
больше
тепла
,
чем
для
нагревания
сухой
.
Излучение
теплоты
также
зависит
от
состава
и
влажности
почвы
,
строения
поверхности
.
Поступающее
количество
энергии
(
радиационный
баланс
)
тратится
на
испарение
,
нагревание
почвы
,
отдачу
тепла
в
атмосферу
.
В
среднем
за
год
теп
-
ловой
баланс
почвы
равен
нулю
.
Тепловодность
–
способность
почвы
проводить
теплоту
,
она
определяет
глу
-
бину
прогревания
и
охлаждения
почв
.
Этот
показатель
у
воды
в
20
с
лишним
раз
выше
,
чем
у
воздуха
,
поэтому
влажные
почвы
прогреваются
на
большую
глубину
,
хотя
и
медленнее
,
чем
сухие
.
Биологически
активное
прогревание
соответствует
температуре
выше
10°
С
.
Колебания
суточных
температур
распространяются
обычно
до
глубины
1
м
.
Сезонные
колебания
захватывают
значительно
большую
толщину
почвы
.
Промерзание
почвы
зависит
от
ряда
причин
:
географического
положения
,
климатических
особенностей
,
температуры
замерзания
почвенного
раствора
,
мощности
снежного
покрова
и
времени
его
выпадения
,
наличия
древесной
расти
-
тельности
.
Растительность
задерживает
солнечную
радиацию
,
поэтому
летом
температура
почвы
может
быть
ниже
,
чем
воздуха
.
Пониженную
теплопровод
-
ность
имеет
лесная
подстилка
.
Но
зимой
температуры
почвы
под
лесом
выше
,
чем
на
соседнем
поле
.
Радиоактивность
почв
обусловлена
содержанием
в
них
радиоактивных
элементов
.
Различают
естественную
и
искусственную
радиоактивность
.
Естественная
радиоактивность
вызывается
естественными
радиоактив
-
ными
элементами
,
которые
всегда
в
тех
или
иных
количествах
присутствуют
в
почвах
и
породах
.
Их
подразделяют
на
три
группы
.
1.
Группа
элементов
,
все
изотопы
которых
радиоактивны
.
В
таблице
Мен
-
делеева
это
ряды
урана
–
радия
–
тория
и
актиния
.
Промежуточными
продуктами
их
распада
могут
быть
как
твердые
,
так
и
газообразные
изотопы
.
Наибольшее
распространение
получили
изотопы
урана
,
тория
,
радия
и
радона
.
2.
Группа
радиоактивных
изотопов
«
обычных
»
элементов
.
К
ним
относятся
изотопы
калия
,
рубидия
,
кальция
,
циркония
и
др
.
Наибольшее
значение
в
этой
группе
имеет
радиоактивный
изотоп
калия
(
40
К
),
обусловливающий
наибольшую
естественную
радиоактивность
почв
.
3.
Группа
радиоактивных
изотопов
,
образующихся
в
атмосфере
под
дейст
-
вием
костмических
лучей
:
тритий
(
3
Н
),
бериллий
(
7
Ве
,
10
Ве
)
и
углерод
(
14
С
).
Все
естественные
радиоактивные
элементы
–
долгоживущие
.
Их
период
по
-
лураспада
(
промежуток
времени
,
за
который
число
радиоактивных
атомов
данно
-
го
вещества
уменьшается
вдвое
)
составляет
10
8
-10
16
лет
.
В
почвах
и
породах
они
находятся
в
чрезвычайно
рассеяном
состоянии
и
их
содержание
зависит
от
почво
-
образующих
пород
.
Почвы
,
сформировавшиеся
на
продуктах
выветривания
кис
-
лых
магматических
пород
,
содержат
радиоактивных
изотопов
больше
,
чем
обра
-
зовавшиеся
на
основных
и
ультраосновных
породах
.
Тяжелые
почвы
содержат
их
больше
,
чем
легкие
.
Кроме
того
,
естественные
радиоактивные
элементы
по
про
-
филю
почвы
распределяются
в
основном
равномерно
,
находятся
в
прочносвязан
-
ной
форме
.
Искусственная
радиоактивность
обусловлена
поступлением
в
почву
ра
-
диоактивных
изотопов
,
образующися
в
результате
ядреных
взрывов
,
в
видеотхо
-
дов
атомной
промышленности
или
в
результате
аварий
на
атомных
предприятиях
.
Образовавшиеся
таким
путем
радиоактивные
изотопы
могут
переноситься
на
значительные
расстояния
воздушными
и
водными
потоками
и
,
выпадая
,
при
-
вести
к
радиоактивному
загрязнению
местности
.
Включаясь
в
биологический
кру
-
говорот
,
они
через
растительную
и
животную
пищу
попадают
в
организм
челове
-
ка
.
При
накоплении
радиоактивных
изотопов
в
организме
возникает
радиоактив
-
ное
облучение
.
Наиболее
опасными
являются
изотопы
стронция
(
90
Sr)
и
(
137
Cs),
так
как
они
имеют
длительный
период
полураспада
– 28
и
33
года
соответственно
;
обладают
высокой
энергией
излучения
;
способны
активно
включаться
в
биологический
кру
-
говорот
.
Основное
количество
этих
изотопов
закрепляется
а
самом
верхнем
слое
поч
-
вы
– 5 – 9
см
.
Причем
почвы
с
высоким
содержанием
гумуса
,
богатые
илистой
фракцией
и
глинистыми
минералами
,
поглощают
радиоактивные
изотопы
лучше
.
Значительная
часть
радиоактивных
изотопов
стронция
и
цезия
поглощается
по
-
глощается
обменно
.
Стронций
по
химическим
свойствам
близок
к
кальцию
,
цезий
–
к
калию
.
Миграция
радиоактивных
изотопов
зависит
от
прочности
их
связи
с
почвой
.
Поэтому
в
легких
почвах
она
выражена
в
большей
степени
,
чем
в
тяжелых
.
13.
ЭРОЗИЯ
ПОЧВЫ
И
МЕРЫ
БОРЬБЫ
С
НЕЙ
Опасности
,
угрожающие
почве
,
очень
разнообразны
.
Наиболее
очевидной
является
эрозия
почвы
.
Эрозия
(
от
латинского
erosio –
разъедание
) –
процесс
раз
-
рушения
почв
под
действием
эродирующих
факторов
.
В
зависимости
от
факто
-
ров
,
вызвающих
эрозию
,
различают
несколько
ее
видов
.
Как
только
какой
-
нибудь
континент
поднимается
из
моря
,
вода
,
ветер
,
лед
начи
-
нают
сносить
материал
с
его
поверхности
,
сглаживать
холмы
и
горы
.
Это
сглажи
-
вание
,
противодействующее
большим
подъемам
земной
коры
,
протекало
с
неза
-
памятных
времен
и
создало
современный
облик
земной
поверхности
.
Эрозия
происходит
несколькими
путями
:
1)
выщелачивание
–
растворение
минералов
и
органического
вещества
и
просачивание
вглубь
продуктов
растворения
;
2)
поверхностная
эрозия
–
снос
обнаженной
почвы
или
горной
породы
;
3)
образование
обвалов
и
оползней
;
4)
ветровая
эрозия
в
пустынях
и
полупустынях
.
Интенсивность
современных
процессов
эрозии
может
быть
оценена
по
сле
-
дующим
градациям
(
по
Заславскому
, 1983).
Среднегодовой
смыв
для
поверхности
эрозии
, m/
га