рефера. Самостоятельная работа студента 1 по дисциплине Технологии производства продукции растениеводства по теме Водные свойства почв и пути их оптимизации

Название	Самостоятельная работа студента 1 по дисциплине Технологии производства продукции растениеводства по теме Водные свойства почв и пути их оптимизации
Дата	08.11.2021
Размер	87.9 Kb.
Формат файла
Имя файла	рефера .docx
Тип	Самостоятельная работа #266597

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республика Беларусь

Учреждения образования

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет предпринимательства и управления

Кафедра «Основы агрономии»

УПРАВЛЯЕМАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА №1

по дисциплине «Технологии производства продукции растениеводства»

по теме: «Водные свойства почв и пути их оптимизации»
Выполнил студент группа 23эо ________________ ______________ А. А. Капустинская

_{(дата) (подпись)}

Проверил ________________ ______________ Н. Н. Вечер

_{(дата) (подпись)}

Минск

2021

Введение 2

1. Водные свойства 3

1.1 Водоудерживающая способность 4

1.2 Водопроницаемая способность 6

1.3 Водоподъемная способность 7

1.4 Испаряющая способность 7

2. Пути оптимизации водных почв 7

Заключение 9

Список используемых источников 10

Введение

Водный режим почв — совокупность процессов поступления, передвижения и расхода влаги в почве.

Основной источник почвенной влаги — атмосферные осадки, количество и распределение которых во времени зависят от климата данной местности и метеорологических условий отдельных лет. В почву поступает меньше влаги, чем выпадает её в виде осадков, так как значительная часть задерживается растительностью, в особенности кронами деревьев. Вторым источником поступления влаги в почву является конденсация атмосферной влаги на поверхности почвы и в её верхних горизонтах (10—15 мм). Туман может оказывать значительно больший вклад в сумму осадков (до 2 мм/сутки), хотя и является более редким явлением. Практическое же значение тумана проявляется преимущественно в прибрежных районах, где в ночное время над поверхностью почвы собираются значительные массы влажного воздуха.

Часть поступившей на поверхность почвы влаги образует поверхностный сток, который наблюдается весной во время снеготаяния, а также после обильных дождей. Величина поверхностного стока зависит от количества выпавших осадков, угла наклона местности и водопроницаемости почвы. Выделяют также боковой (внутрипочвенный) сток, возникающий из-за различной плотности почвенных горизонтов. При этом вода, поступившая в почву, фильтруется через верхние горизонты, а дойдя до горизонта с более тяжёлым гранулометрическим составом, формирует водоносный горизонт, называемый почвенной верховодкой. Часть влаги из верховодки всё же просачивается в более глубокие слои, достигая грунтовых вод, которые в своей совокупности образуют грунтовый сток. При наличии же уклона местности часть влаги, сосредоточенной в водоносном горизонте, может стекать в пониженные участки рельефа.

Помимо стока, часть почвенной влаги расходуется на испарение. Из-за своеобразия и непостоянства свойств почвы как испаряющей поверхности, при одинаковых метеорологических условиях скорость испарения меняется сообразно изменению влажности почвы. Величина испарения может достигать 10—15 мм/сутки. Почвы с близким залеганием грунтовых вод испаряют гораздо больше воды, чем с глубоким [1].

1. Водные свойства

Вода в почве — один из важнейших факторов плодородия и урожайности растений. В почвенных процессах, в создании агрономически важных свойств почвы она играет значительную и разностороннюю роль. Эта роль определяется особым положением воды в природе.

Вода – это особая физико-химическая весьма активная система, обеспечивающая перемещение веществ в пространстве. С содержанием воды в почве связаны скорость выветривания и почвообразования, гумусообразование, биологические, химические и физико-химические процессы.

В воде растворяются питательные вещества, которые из почвенного раствора поступают в растения. Поскольку при испарении воды затрачивается огромное количество тепла, вода является и терморегулятором почвы и растений, предохраняя их от перегрева солнечной радиацией.

Вода поступает в почву в виде атмосферных осадков, грунтовых вод, при конденсации водяных паров из атмосферы, при орошении. Главным источником воды в почве в условиях неорошаемого земледелия являются атмосферные осадки.

В составе растений содержится 80—90 % воды. В процессе своей жизнедеятельности они тратят огромное ее количество. Для создания 1 г сухого вещества требуется от 200 до 1000 г воды. При недостатке воды в почве формируются неустойчивые и низкие урожаи сельскохозяйственных культур.

Водообеспеченность растений зависит не только от количества поступающей воды в почву, но и от ее водных свойств. При равной абсолютной влажности почвы могут содержать разное количество доступной воды, что обусловлено гранулометрическим составом почв, структурным состоянием, содержанием гумуса и другими показателями, определяющими их водные свойства.

Основными водными свойствами почв являются водоудерживающую способность, водопроницаемость, водоподъемную и испаряющую способность [2].

1.1 Водоудерживающая способность

Водоудерживающая способность. Это способность почвы удерживать в своих порах воду. Для характеристики водоудерживающей способности почвы введено понятие ее влагоемкости. Влагоемкостью называют наибольшее количество воды, которое может удерживать почва с помощью тех или иных сил. Обычно она выражается в процентах от массы сухой почвы.

Одним из факторов водоудерживающей способности почв является свойство почвенных частиц сорбировать на своей поверхности парообразную влагу. Такая способность почвы получила название гигроскопичности, а сама парообразная влага, удерживаемая на поверхности твердой фазы, — гигроскопической.

Величина гигроскопической влажности зависит от удельной поверхности почвы, содержания в ней гумуса, состава обменных оснований и минералов. Чем меньше размер почвенных частиц, тем выше их суммарная поверхность и тем большее количество парообразной влаги сорбируется ими. Гигроскопичность растет с увеличением гумуси- рованности почвы и емкости поглощения катионов. Влияние состава минералов на поглощение водяных паров почвой наиболее сильно проявляется при относительной влажности воздуха более 95%. При этом, например, частицы почвы, состоящие из монтмориллонита, сорбируют влаги больше, чем состоящие из иллита или каолинита.

Большое влияние на содержание гигроскопической влаги оказывает относительная влажность воздуха. Чем выше влажность воздуха, тем больше гигроскопичность почвы. При значении данного показателя, близком к 100%, почва насыщается парообразной влагой до состояния, которое называется максимальной гигроскопической влажностью (МГВ).

При относительной влажности воздуха более 80% сорбция водяных паров сопровождается конденсацией влаги на стыках между частицами почвы, что происходит из-за более низкой упругости водяного пара над вогнутой поверхностью (рис. 9.3). Поэтому почва, насыщенная до состояния максимальной гигроскопической влажности, при соприкосновении с водой сохраняет способность притягивать ее новые порции. Такая влага, конденсированная на вогнутых поверхностях и удерживаемая конденсации почвой с меньшей силой, называется рыхлосвязанной.

Это говорит о том, что максимальная гигроскопическая влажность характеризует не только содержание поглощенной прочносвязанной влаги, но и какое-то количество рыхлосвязанной. Наибольшее же количество прочносвязанной влаги, которая может удерживаться на поверхности почвенных частиц с помощью сорбционных сил, называется максимальной адсорбционной влагоемкостью (МАВ). Она обычно на 30...40% меньше, чем максимальная гигроскопическая влажность.

Рисунок №1 — сорбция воды почвой (по Н.А. Качинскому):

/ — почвенная частица; 2 — слой прочносвязанной, строго отрицательной воды; 3 — слой рыхлосвязанной, слабо отрицательной воды; 4 — вода капиллярной

Несмотря на некоторую условность, МГВ является очень важным показателем, так как с его помощью можно рассчитать влажность устойчивого завядания растений и соответственно запасы труднодоступной влаги в почве. У легких по гранулометрическому составу почв МГВ находится в пределах 0,1... 1,0%, у тяжелых, с большим содержанием гумуса достигает 10...15%, а в органогенных — 20...40%.

Кроме капельно-жидкой рыхлосвязанной воды, которая конденсируется из водяных паров на вогнутых поверхностях и стыках между почвенными частицами, почва, насыщенная парообразной влагой до состояния МГВ, способна также сорбировать какое-то количество жидкой воды. По сравнению с гигроскопической, эта влага удерживается с меньшей силой, и поэтому ее тоже называют рыхлосвязанной (пленочной).

Наибольшее количество рыхлосвязанной воды, которое почва может удерживать с помощью сил молекулярного притяжения, называется максимальной молекулярной влагоемкостью (ММВ). У песчаных почв ММВ не превышает 5...7%, а толщина пленки вокруг почвенных частиц составляет несколько десятков молекул. У глинистых почв максимальная молекулярная влагоемкость может достигать 25...30%, однако у них из-за меньшего диаметра пор пленка рыхлосвязанной воды значительно тоньше.

По мере накопления в почве влаги рыхлосвязанная вода постепенно переходит в воду, не связанную с почвенными частицами. Такая вода, как уже говорилось, называется свободной. В зависимости от степени увлажнения почвы она может занимать как капиллярные, так и некапиллярные поры. Если водой полностью заполнены все поры, то считается, что почва насыщена влагой до состояния полной влагоемкости.

Полной влагоемкостью (ПВ) называется наибольшее количество воды, которое может поглотить почва при полном заполнении водой всех ее пор. В таком состоянии почва может находиться длительное время лишь в том случае, если влага в крупных некапиллярных порах подпирается снизу грунтовыми водами. Если этого не происходит, то гравитационные воды стекают под действием силы тяжести вниз. В этом случае почва переходит в состояние увлажнения, называемое наименьшей или предельно-полевой влагоемкостью.

Наименьшая (предельно-полевая) влагоемкость (НВ или ППВ) — это наибольшее количество влаги, которое может удерживать почва после отекания гравитационной воды при отсутствии слоистости почвы и глубоком залегании грунтовых вод. Она зависит от гранулометрического состава, сложения и структурного состояния почвы. В хорошо оструктуренных тяжелых почвах значение данного показателя составляет 30...35% от массы сухой почвы, в песчаных почвах — 10... 15%.

По предельно-полевой влагоемкости судят о наибольшем количестве воды, которое почва может накопить и удерживать длительное время. В почве при влажности, соответствующей ППВ, создаются условия, при которых растения наиболее хорошо обеспечены влагой и воздухом. Зная предельно-полевую влагоемкость, можно рассчитать дефицит влаги в почве, который представляет собой разницу между ППВ и фактической влажностью почвы. По мере подсыхания почвы вода, находящаяся в капиллярах, перестает быть сплошной. Влажность почвы, при которой происходит разрыв сплошной воды в капиллярах, называется влажностью разрыва капилляров (ВРК). Эта влага почти неподвижна, но доступна корням растений и микроорганизмам. Влажность разрыва капилляров характеризует нижний предел оптимальной влажности почвы, поэтому ее иногда называют критической. При влажности меньше нижнего критического предела происходит замедление развития растений и соответственно снижение их продуктивности. У суглинистых и глинистых почв ВРК составляет 65...70% от предельно-полевой влагоемкости.

Наибольшее количество капиллярно-подпертой влаги, которое может удержать почва над уровнем грунтовых вод, называется капиллярной влагоемкостью (КВ). Она зависит от количества капиллярных пор и глубины залегания грунтовых вод. Чем ближе к почве располагаются грунтовые воды, тем выше ее капиллярная влагоемкость. Это объясняется тем, что при подпоре грунтовыми водами поры нижней части капиллярной каймы всегда больше заполнены влагой, чем верхней. При этом в самой верхней части капиллярной каймы капиллярная влагоемкость почвы соответствует ее предельно-полевой влагоемкости [3].

1.2 Водопроницаемая способность

Водопроницаемость – способность почв и грунтов впитывать и пропускать через себя воду, поступающую с поверхности. В процессе поступления воды в почву и ее про-движения выделяют два этапа:

1) поглощение воды почвой –впитывание, т.е. когда поры заполняются водой;

2) фильтрация сквозь толщу насыщенной водой почвы (проявляется, как правило, во время обильных осадков).

Водопроницаемость зависит от гранулометрического состава, содержания гумусовых веществ и структуры почвы. Лучше всего просачивается вода на песчаных почвах, хуже всего –на глинистых. Водопроницаемость структурных почв выше, чем бесструктурных.

Интенсивность водопроницаемости почвы зависит от размера и количества пор. Легкие песчаные и супесчаные почвы, имеющие большое количество крупных пор, всегда отличаются высокой водопроницаемостью. Даже после выпадения большого количества атмосферных осадков вода на поверхности таких почв практически не задерживается и очень быстро уходит в нижние горизонты.

В более тяжелых по гранулометрическому составу почвах уровень водопроницаемости зависит от их плотности и структурного состояния. Так, рыхлые, хорошо оструктуренные почвы всегда характеризуются более высоким значением данного показателя.

Влияет на водопроницаемость и состав поглощенных катионов. Например, почвы, насыщенные катионами Na⁺, при увлажнении сильно набухают и становятся для воды почти непроницаемыми [3].

1.3 Водоподъемная способность

Водоподъемная способность –свойство почвы поднимать влагу по капиллярным порам из нижних слоев в верхние.

Высота и скорость капиллярного поднятия воды зависят от диаметра капилляров: чем они тоньше, тем выше поднятие, и наоборот. Например, в песчаных почвах высота поднятия воды по капиллярам составляет 30-60 см, в суглинках –3-4 м. Иногда капиллярное поднятие влаги в суглинистых и глинистых почвах может достигать 6-7 м.

Чем меньше структурные отдельности почвы, тем большей высотой капиллярного подъема воды она обладает.

Скорость капиллярного подъема зависит от размера капилляров и вязкости воды, обуславливаемой ее температурой. В крупных порах вода поднимается быстрее, но достигает небольшой высоты. С уменьшением радиуса капилляров скорость уменьшается, а высота подъема возрастает. С повышением температуры уменьшается вязкость воды, поэтому скорость ее капиллярного поднятия повышается. Растворенные в воде соли оказывают значительное влияние на скорость капиллярного подъема. Минерализованные грунтовые воды в отличие от пресных поднимаются к поверхности по капиллярам с большей скоростью. Засоленные грунтовые воды при их капиллярном подъеме часто приводят к засолению почв.

Благодаря водоподъемной способности почвы влага грунтовых вод может подниматься по капиллярам к пахотному горизонту почвы и участвовать в водном питании растений [4].

1.4 Испаряющая способность

Испаряющая способность – способность почвы испарять воду. Она зависит от гранулометрического состава, структуры почвы, влажности воздуха, рельефа местности, растительного покрова.

Глинистые и суглинистые почвы испаряют воды больше, чем более легкие песчаные. Почвы структурные, по сравнению с бесструктурными, теряют значительно меньше влаги: некапиллярные промежутки между отдельными агрегатами ослабляют водоподъемную способность в них.

Значительно усиливает испарение влаги почвой ветер. Кроме того, чем суше воздух и выше его температура, тем больше потеря воды.

Величина испарения также зависит от экспозиции склона. Например, почвы на южных склонах теряют воды больше, чем на северных.

Сильно уменьшает испарение влаги растительный покров (трава, опавшая листва и т. д.) [1].

2. Пути оптимизации водных почв

Основные приемы по регулированию водного режима:

Осушение;
Орошение;
Снегозадержание;
Защитные лесные полосы.

Агротехнические приемы по регулированию водного режима:

Поверхностное рыхление почвы весной (закрытие влаги боронованием).
Послепосевное прикатывание.
Создание глубокого пахотного слоя.
Рыхление подпахотного горизонта.
Мульчирование.

Почвенный воздух отличается от атмосферного меньшим содержанием кислорода и большим углекислого газа.

Состав почвенного воздуха меняется из-за деятельности микроорганизмов, дыхания растений и газообмена с атмосферой.

В хорошо аэрируемых пахотных почвах содержание СО2в ходе вегетации не превышает 1-2%,а содержание О2не падает ниже 18%.Воздушные свойствам почвы –воздухопроницаемость и воздухоемкость.

Воздухопроницаемость–способность почвы пропускать воздух.

Зависит:

грансостав почвы,
плотность,
влажность,
структурное состояния.

Регулирование питательного режима почв осуществляется путем внесения минеральных, органических удобрений, активизацией процессов минерализации органического вещества почвы. Кроме того, питательный режим почвы улучшается путем выращивания многолетних трав, оставляющих большое количество корневых и пожнивных остатков, бобовых культур, обогащающих почву азотом за счет фиксации его из атмосферы.7

Заключение

Воде принадлежит главенствующая роль в почвообразовании: процессы выветривания и новообразования минералов, гумусообразование и химические реакции совершаются только в водной среде, формирование генетических горизонтов почвенного профиля, динамика протекающих в почве процессов также связаны с водой.

Вода - важная составляющая почв, заполняющая пространства между твердыми частицами. Вода поступает в почву посредством осадков, из воздуха, в незначительной степени в результате подпитки грунтовыми водами или путем целенаправленного полива. Снабжение почвы водой является основным условием развития всех жизненных процессов в ней. Пространства, или поры, между твердыми частицами почвы заполняются водой и вследствие действия капилляров служат проводниками воды до корней растений, а также выполняют роль дренажа, препятствующего процессам избыточного накопления и застоя воды.

Способность различных видов почв впитывать и сохранять влагу не одинакова. Лучше всего впитывают влагу песчаные почвы, где пространство между почвенными частицами является наибольшим, но они вследствие этого же фактора не способны удержать ее. Глинистые почвы из-за своей плотной структуры и незначительных пространств между твердыми частицами хуже впитывают воду и плохо избавляются от ее избытка, вследствие невозможности образования капилляров в слипшейся массе почвы. Глинистые почвы наиболее подвержены застойным процессам. Идеальным вариантом являются гумусные почвы, которые обладают сбалансированной структурой с оптимальным соотношением твердых частиц и пространства между ними, они хорошо впитывают влагу, удерживают ее внутри и через систему капилляров поставляют корням растений.

Вода в почве выступает и как терморегулирующий фактор, определяя в значительной степени тепловой баланс почвы и ее температурный режим. Это очень важно, ведь от величины увлажнения зависит то, как быстро нагревается и охлаждается почва. Чем больше она увлажнена, тем медленнее нагревается и медленнее охлаждается и наоборот при ее малом увлажнении. В этом сказывается компенсирующее влияние воды. Важно это ещё и потому, что растения нормально развиваются только тогда, когда в почве есть постоянное и достаточное количество воды. Как недостаток, так и избыток влаги в почве ограничивают продуктивность растений или совсем вызывают их гибель.

Исключительно велика ее роль в плодородии почвы, в обеспечении условий жизни растений, поскольку почвенная влага является главным, а во многих случаях и единственным источником воды для произрастающих на ней растений. Поэтому она является фактором сельскохозяйственного производства, ведь от воды в почве зависит растительный покров и произрастание культур, что является довольно сложным вопросом, т. к. для каждой культуры важны разные условия их “жизни”. Исходя из этого, вытекает весьма важная задача сельскохозяйственного регулирования водного режима и водного баланса почв.

Вода движется в почве. В ней в растворенном виде содержатся питательные вещества почвы, так что, по сути, это уже не вода в чистом виде, а некий почвенный раствор. Значит она является ещё и транспортой системой веществ в почве, которые благодаря передвижению с водой поступают к растениям.

Почвенная влага - это неотъемлемая часть глобального процесса почвообразования, без которой невозможно протекание остальных составляющих, а значит и развитие почвенного покрова Земли в целом.5

Список используемых источников

https://wreferat.baza-referat.ru
https://sadovnikonline.ru/vodnye-svoystva-pochv/
https://studref.com/375363/agropromyshlennost/vodnye_svoystva_pochv
https://lektsia.com/5x3045.html
https://revolution.allbest.ru/agriculture/00622942_1.html
https://studbooks.net/1070078/agropromyshlennost/osnovnye_svoystva_pochv_puti_optimizatsii