Большой практикум. Практикум по почвоведению с основами геологии красноярск 2006 удк ббк рецензенты Ю. Н. Трубников
 Скачать 13.42 Mb.
|
Упражнения:<p>1. Назовите определение «плотность твердой фазы почвы». От каких свойств она зависит? p> <p>2. Плотность сложения почвы. От каких свойств она зависит и на какие влияет? p> <p>3. Оценочная шкала плотности сложения почвы по Качинскому. p> <p>4. Дайте оценку плотности сложения следующих почв: p> <ul>дерново-сильноподзолистых А1 – 1,23 г/см3, А2 – 1,26 г/см3, В – 1,56г/см3; ul> <ul>серых лесных легкосуглинистых Апах – 1,38 г/см3, А1А2 – 1,48 г/см3, В – 1,51 г/см3; ul> <ul>черноземов выщелоченных тяжелосуглинистых Апах – 1,15 г/см3, АВ – 1,17 г/см3, В – 1,31 г/см3; ul> <ul>каштановых легкосуглинистых Апах – 1,16 г/см3, В – 1,38 г/см3; ul> <ul>каштановых супесчаных Апах – 1,08 г/см3, В – 1,21 г/см3; ul> <ul>средних суглинистых солонцов А – 1,28 г/см3, В1 – 1,68 г/см3. ul> <p>5. Рассчитайте плотность сложения почвы, если масса сухой почвы равна 20 г, а объем, занимаемый ею, 15 см3. <p>6. Назовите пределы значений плотности твердой фазы и плотности сложения у минеральных и органогенных почв. <p>7. Дайте определение пористости почвы и назовите оценочную шкалу пористости почв по Качинскому. <p>8. Дайте оценку пористости следующих почв, используя шкалу Качинского: p> <ul>дерново-сильноподзолистых А1 – 51%, А2 – 50%, В – 38%; <ul>серых лесных легкоглинистых Апах – 62%, А1А2 – 57%, В – 45%; <ul>обыкновенных легкосуглинистых черноземов Апах – 55%, АВ – 51%, В – 50%; <ul>средних глинистых солонцов А – 53%, В – 40%; <ul>торфяно-болотных Ат – 79%, Т – 85%, G – 32%. <p>9. Дайте оценку плотности сложения и общей пористости пахотного слоя: p> <p>чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого: p> <ul>а) 0,92 г/см3 и 72%,ul> <ul>б) 1,12 г/см3 и 63%,ul> <ul>в) 1,18 г/см3 и 53%;ul> <p>каштановой среднесуглинистой почвы: p> <ul>а) 1,20 г/см3 и 49%,ul> <ul>б) 1,14 г/см3 и 54%.ul> <p>10. Рассчитайте плотность твердой фазы и плотность сложения, если известно, что общая пористость равна 53%, влажность почвы – 22% от массы сухой почвы, масса сырой почвы составляет 350 г, а общий объем почвы (объем твердой и газообразной фаз) – 227 см3. p> <p>11. Назовите факторы, оказывающие преобладающее влияние на величину плотности твердой фазы и плотности сложения почв. p> <p>12. Определите пористость аэрации, если известно, что плотность твердой фазы почвы равна 2,5 г/см3, плотность сложения 1,08 г/см3, а влажность почвы – 28%.p> <p>13. Определите пористость аэрации в 0-20 см слое почвы, если: p> <ul>а) влажность – 20%, общая пористость – 58%, плотность сложения – 1,12 г/см3; ul> <ul>б) влажность – 35%, общая пористость – 52%. Плотность сложения – 1,20 г/см3; ul> <ul>в) влажность – 30%, общая пористость – 52%, плотность сложения – 1,17 г/см3. ul> <p>14. Почему в почвах, имеющих агрономически ценную структуру, пористость всегда выше, чем в бесструктурных почвах? p> <p>15. Определите массу сухой почвы, если во влажном состоянии она составляет 250 г, а влажность равна 25%.p> <p>16. Что является «естественным регулятором» водно-воздушного режима почв и почему? p> <p>17. В каком состоянии увлажнения (влажном или сухом) сильнее разрушается структура дождевыми каплями? Почему? p> <p>18. В каком состоянии увлажнения (влажном или сухом) почва скорее замерзает и глубже промерзает? Почему? p> <p>19. Определите влажность и доступную влагу почвы, если масса влажной почвы равна 30 г, сухой – 20 г, а МГ – 5%.p> <p>20. Определите влажность почвы, полную влагоемкость, вывод об условиях увлажнения, если масса сырой почвы равна 97 г, сухой – 81 г, общая пористость почвенного образца составляет 49% от общего объема почвы этого образца, равного 63 см3. p> <p>21. Рассчитайте общий и продуктивный запас воды: p> <ul> в слое 0-20 см с влажностью почвы 22%, МГ – 6%, плотностью сложения1,20 г/см3; ul> <ul>в слое 0-20 см с полевой влажностью 10%, МГ – 3,76%, плотностью сложения 1,22 г/см3; ul> <ul> в слое 0-30 см с полевой влажностью 24%, ВЗ – 10%, плотностью сложения 1,07 г/см3; ul> <ul> в слое 0-40 см с полевой влажностью 30%, ВЗ – 10,5%, плотностью сложения 1,08 г/см3; ul> <ul> в слое 0-20 см с полевой влажностью 34%, ВЗ – 17,3%, плотностью сложения 1,12 г/см3; ul> <ul> в слое 0-30 см с полевой влажностью 38%, МАВ – 3,2%, плотностью сложения 1,15 г/см3. ul> <p>22. Определить запас продуктивной воды в слое почвы 0-25 см, если известно, что масса сырой почвы – 250 г, после высушивания – 200 г, плотность сложения – 1 г/см3, МГ – 10%.p> <p>23. Определите количество недоступной воды в: p> <ul> метровой толще чернозема выщелоченного легкосуглинистого при средней для этого слоя плотности сложения, равной 1,42 г/см3 и ВЗ – 3,65%;ul> <ul>пахотном слое (0-20 см) темно-серой почвы при плотности сложения 1,25 г/см3 и ВЗ – 5,12%;ul> <ul> полуметровом слое лугово-черноземной тяжелосуглинистой почвы с плотностью сложения 0,91 г/см3 и МГ – 12%.ul> <p>24. Определите максимальный запас продуктивной влаги в слое 0-20 см серой лесной почвы с плотностью сложения 1,55 г/см3, ПВ – 33,6%, ВЗ – 11.5%.p> <p>25. Рассчитайте диапазон активной влаги в %, мм, м3/га, если дано: НВ – 40%, ВЗ – 10%, плотность сложения – 1,31 г/см3. p> <p>26. Определите дефицит влажности при следующих параметрах: а) НВ – 40%, полевая влажность – 25%; б) НВ – 25%, плотность сложения – 1,35 г/см3, полевая влажность – 18%.p> <p>27. Определите количество (мм) просочившейся через слой 0-20 см гравитационной воды, если влажность почвы в этом слое равна 40%, плотность сложения – 1,25 г/см3, НВ -37%.p> <p>28. Назовите значения гидрологических констант в разных почвах. Какие почвенные свойства влияют на гидрологические константы? p> <p>29. Покажите на примерах применение гидрологических констант в агрономической деятельности. p> <p>30. Влажность почвы в слое 0-15 см равна 32%, нВ – 30%, плотность сложения – 1,25 г/см3. Определите количество просочившейся через слой 0-15 см гравитационной воды в мм. p> <p>31. Определите диапазон активной влаги почвы, которая имеет НВ – 25,5%, ВЗ – 16,0%, плотность сложения – 1,37 г/см3. p> <p>32. Дайте оценку запасам продуктивной влаги: p> <ul> в слое 0-20 см почвы: 16 мм, 27 мм, 34 мм, 45 мм, 60 мм; ul> <ul> в слое 0-50 см: 26 мм, 44 мм, 62 мм, 70 мм, 90 мм; ul> <ul> в слое 0-100 см: 52 мм, 85 мм, 110 мм, 160 мм, 190 мм. ul> <p>33. Роль ранневесеннего рыхления почв. p> <p>34. Роль после посевного прикатывания почв. p> <p>35. Восстановление структуры способствует увеличению содержания, какой формы воды в почве? p> <p>36. Какие мероприятия способствуют улучшению водного режима территорий избыточного увлажнения? p> <p>37. Как изменяются запасы воды в почве в зависимости от агротехнических приемов? p>
(семинар) Конспект теории
Плотность твердой фазы почвы – это отношение твердой массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при 40 С. Зависит от минералогического и гранулометрического состава, содержания гумуса. Различные минералы, входящие в состав почвы, имеют неодинаковую плотность твердой фазы. Например, гипс – 2,30-2,35, кварц – 2,65, каолинит – 2,60-2,65, ортоклаз – 2,54-2,57. кальцит – 2,71, мусковит – 2,76-3,00, лимонит – 3,50-3,95 г/см3. Горизонт А суглинистого чернозема с содержанием гумуса 9% характеризуется плотностью твердой фазы, равной 2,42 г/см3, горизонт В этой же почвы – 2,70-2,75 г/см3. В красноземах за счет обильно присутствующего лимонита плотность твердой фазы увеличивается до 2,80 г/см3. Плотность сложения – масса единицы объема почвы, взятой без нарушения ее природного сложения и высушенной при 1050 С. Это важный экологический показатель и характеристика плодородия почвы. Плотность почвы зависит от содержания гумуса (возрастает при уменьшении гумуса), гранулометрического состава (в песчаных выше, чем в глинистых), агрегатного состояния почв (увеличивается в бесструктурных), состояния агроценоза (пар < пропашные < культуры сплошного посева). Например, в горизонте А дерново-подзолистой почвы плотность сложения достигает 1,33, серой лесной – 1,29, каштановой – 1,25, черноземе – 0,9-1,05, солонце – 1,45-1,68 г/см3. Оценка плотности сложения проводится по классификации Н.А. Качинского (см. приложение). Пористость – сумма всех пор в почве, отнесенная в % к ее объему. Значение пористости заключается в следующем:
Величина пористости находится в функциональной зависимости от плотности сложения и плотности твердой фазы почвы: чем больше плотность, тем ниже пористость; чем больше гумуса, тем меньше плотность и выше пористость; чем больше агрегатов, тем выше пористость. Пористость изменяется также в зависимости от обработки почвы, культуры на поле, от степени смоченности почвы и длительности увлажнения. Например, в слое 0-10 см дерново-подзолистой почвы под лесом пористость равна 67%, под многолетней залежью – 49%, монокультурой овса – 45%, под паром – 65%. Оценка пористости почв проводится по классификации Н.А. Качинского (см приложение)
Основные категории и формы почвенной воды различаются между собой прочностью связи с твердой фазой почвы и степенью подвижности: Твердая вода (лед); Химически связанная: - конституционная, - кристаллизационная; Парообразная; Физически связанная: - прочносвязанная, - рыхлосвязанная; Свободная: - гравитационная (просачивающаяся и влага водоносных горизонтов), - капиллярная (капиллярно-подвешенная, стыковая капиллярно-подвешенная, капиллярно-подпертая, капиллярно-посаженная, сорбционно-замкнутая).
Это граничные значения влажности, при которых количественные изменения в подвижности воды переходят в качественные отличия. К ним относятся: МАВ (максимальная адсорбционная влагоемкость) – наибольшее количество прочносвязанной, строго ориентированной воды, удерживаемой адсорбционными силами. Адсорбция паров воды происходит из почвенного или атмосферного воздуха. Такая вода присутствует в воздушно-сухой почве. Она соответствует физически связанной, прочносвязанной. МГ (максимальная гигроскопичность) – наибольшее количество сорбированной парообразной воды из воздуха с относительной влажностью 90-100%. Насыщение воздуха парами воды увеличивает количество сорбируемой воды, поэтому вокруг почвенной частицы образуется полимолекулярный слой адсорбированной воды. Она соответствует рыхло связанной. ВЗ (влажность завядания) – нижний предел доступной воды в почве. НВ (наименьшая влагоемкость) – наибольшее количество капиллярно-подвешенной воды. Это важнейшая характеристика водных свойств почвы. Она дает представление о наибольшем количестве воды, которое почва способна накопить и удерживать длительное время. Вся система капиллярных пор при влажности НВ заполнена водой, поэтому в почве создаются оптимальные условия влагообеспеченности растений. ВРК (влажность разрыва капилляров) – влажность, соответствующая разрыву сплошности капилляров. Сплошность заполнения водой капилляров теряется в результате испарения и потребления воды растениями. При этом уменьшается подвижность воды и доступность ее растениям. ВРК, иначе говоря, характеризует нижний предел оптимальной влажности. ПВ (полная влагоемкость) – наибольшее количество воды, которое может вместить почва при полном заполнении всех пор (капиллярных и некапиллярных) водой. В почве присутствуют гравитационная и капиллярная вода. Количественные оценки почвенно-гидрологических констант зависят от минералогического и гранулометрического состава, содержания гумуса, структурного состояния, пористости и плотности почв (табл. 20). Таблица 20. Почвенно-гидрологические константы различных почв
Показателями водных свойств почвы являются: Водопроницаемость – способность почвы впитывать и пропускать через себя воду. Протекает в 2 стадии: впитывания и фильтрации. В природных условиях четко выделить отдельные стадии невозможно. Чаще идет впитывание воды почвой. Фильтрация же имеет место только при выпадении большого количества осадков, больших норм орошения и при обильном снеготаянии. Зависит от гранулометрического состава, содержания гумуса, состава обменных катионов, структурного состояния, плотности, пористости, влажности и длительности увлажнения. Водоподъемная способность – свойство почвы вызывать восходящее передвижение содержащейся в ней воды за счет капиллярных сил. Высота подъема и скорость ее передвижения определяется гранулометрическим и структурным составом почв, их пористостью. Чем тяжелее и менее структурна почва, тем больше потенциальная высота подъема воды, а скорость подъема ее меньше. В песчаных почвах высота капиллярного подъема снижается, но скорость движения воды увеличивается. На скорость подъема воды оказывает влияние также степень минерализации грунтовых вод. Высокоминерализованные воды характеризуются меньшей высотой и скоростью подъема. Влагоемкость – количество воды, характеризующее водоудерживающую способность почвы. В зависимости от сил, удерживающих воду в почвах, различают МАВ, КВ, НВ и ПВ. Все они зависят от минералогического, гранулометрического и химического состава почвы, ее плотности и пористости.
Недоступная. Недоступность воды объясняется тем, что всасывающая сила корней намного меньше сил, которые удерживают эту воду на поверхности почвенных частиц. Это мертвый запас воды, соответствует МАВ. Весьма труднодоступная. Она представлена рыхлосвязанной водой. Трудная доступность объясняется низкой подвижностью этой воды. Количественно определяется диапазоном между ВЗ и МАВ. Труднодоступная лежит в пределах между ВРК и ВЗ. Характеризует низкую продуктивность растений. Доступная соответствует диапазону влажности от ВРК до НВ. Такая вода отличается значительной подвижностью, поэтому растения бесперебойно снабжаются водой. Легкодоступная, переходящая в избыточную. Соответствует диапазону между НВ и ПВ. Таким образом, продуктивная влага в почве находится в интервале влажности ВЗ – НВ, а наиболее благоприятная, высокопродуктивная влага – ВРК - НВ.
Водный режим – совокупность всех явлений поступления воды в почву, ее передвижения, удержания в почвенных горизонтах и расхода из почвы. Количественно водный режим почв выражается через баланс воды, итог, учитывающий начальные и конечные запасы воды в почве и все статьи прихода и расхода ее за определенный период. Выделяют 6 типов водного режима: мерзлотный, промывной, периодически промывной, непромывной, выпотной, ирригационный. Вопросы для семинара
Тесты
а) 1,0-1,2; б) 0,8-1,0; в) 1,3-1,6. 2. При каких значениях плотности почвы пористость ее возрастает: А) 1,6; Б) 0,8; В) 1,2. 3. Какая из категорий почвенной воды доступна растениям: а) свободная; б) капиллярно-подвешенная; в) рыхлосвязанная. 4. Как называется форма химически связанной воды, представленная в почве целыми водными молекулами кристаллогидратов, например таких солей, как гипс – CaSO4 ∙2H2O: а) гидратная; б) кристаллизационная; в) конституционная. 5. Признаки прочносвязанной воды: а) не подвижная, удерживается очень высоким давлением, образует тончайшие пленки, не доступна растениям; б) сорбированная, удерживается давлением порядка (1-10) 105 ПА, образует полимолекулярную пленку, вязкожидкая; в) полная неподвижность, плотность достигает 1,5-1,8 г/см3, не замерзает, не растворяет электролиты, имеет повышенную вязкость, не доступна растениям. 6. Какая из форм свободной воды содержится в слое почвы непосредственно над водоносным горизонтом: а) капиллярно-подпертая; б) капиллярно-подвешенная; в) капиллярно-посаженная. 7. Какая из форм почвенной воды находится вне влияния сорбционных и капиллярных сил: а) гравитационная; б) подперто-подвешенная; в) просачивающаяся гравитационная. 8. Какая из почвенно-гидрологических констант соответствует доступности воды растениям: а) НВ; б) ВЗ; в) > ВЗ. 9. Подвижность капиллярной воды уменьшается, если: а) ВРК ВЗ; б) ВРК НВ; в) НВ ПВ. 10. Типичные значения МАВ в гор. Апах чернозема тяжелосуглинистого, %: а) 1-2; б) 3-4; в) 10-12. 11. Типичные значения ВЗ в гор. Апах каштановой суглинистой почвы, %: а) < 5; б) > 5; в) 8-10. 12. Типичные значения НВ в гор. Апах серой лесной тяжелосуглинистой почвы, %: а) 32-38; б) 45-50; в) > 50. 13. Водопроницаемость почвы зависит от: а) грансостава, гумуса, структурного состояния, ЕКО, плотности, длительности увлажнения; б) грансостава, гумуса, ЕКО, состава обменных катионов, структурного состояния, плотности, пористости, влажности, длительности увлажнения; в) грансостава, гумуса, структурного состояния, обменного Са++, плотности, влажности. 14. Оценка водопроницаемости почвы, если она равна 70-100 мм: а) хорошая; б) удовлетворительная; в) неудовлетворительная. 15. Тип водного режима при ГТК > 1: а) непромывной; б) промывной; в) выпотной. 16. Тип водного режима при ГТК < 1: а) промывной; б) непромывной; в) выпотной. 17. Доступная вода, переходящая в избыточную, лежит в пределах между: а) ВЗ - ВРК; б) ВРК – НВ; в) НВ – ПВ. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||