Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЛЕКЦІЯ № 11
Тема: Грунтовий режим.
План:
Сукупність добових, сезонних і річних циклічних змін складу та стану компонентів ґрунту, які відбуваються у зв'язку з обміном речовиною й енергією між ґрунтом і навколишнім середовищем, називається ґрунтовим режимом. Виділяють водний, тепловий, повітряний, окисно-відновний, сольовий, поживний та інші режими. Типи водного й теплового режимів у великій мірі визначають характер ґрунтоутворення, його енергетику і динаміку, а самі, в першу чергу, залежать від кліматичних характеристик території, де знаходиться грунт.
Водний режим грунту - це сукупність явищ надходження води в грунт, її переміщення, змін фізичного стану, втрати з грунту.
Основи вчення про водний режим грунтів і його типи закладені
Г.М.Висоцьким (1899). До елементів водного режиму (балансу) на
лежать: поглинання, фільтрація, капілярне підняття, поверхневий стік,
низхідний та боковий стоки, фізичне випаровування, десукція замерзання, розмерзання, конденсація води (рис.23). Залежно від співвідношень цих явищ у грунтах складається тип водного режиму (ТВР).
Виникнення того чи іншого ТВР залежить від багатьох факторів: клімату, розташування грунту в рельєфі, водних властивостей ґрунту, рівня ґрунтових вод, наявності мерзлоти, характеру рослинності, діяльності людини.
Виділяють 14 типів водного режиму.
1. Мерзлотний водний режим властивий ґрунтам, які формуються в області багаторічної мерзлоти. Протягом більшої частини року ґрунтова вода знаходиться у твердому стані у вигляді льоду. У теплий період лід розмерзається зверху вниз і над мерзлим шаром утворюється надмерзлотна верховодка. Вода витрачається на випаровування, боковий стік, десукцію. Ґрунт постійно вологий. Протягом більшої частини вегетаційного періоду волога підтримується на рівні від найменшої до повної вологоємності і ніколи не буває нижчою від вологи в'янення (ВВ).
2. Водонасичений (водозастійний) режим характеризує болотні
грунти атмосферного зволоження і деколи ґрунтового зволоження. Волога грунту зберігається протягом року в межах повної вологоємкості (ПВ) і тільки в посушливі періоди знижується до найменшої вологоємкості (HB).
6.Промивний сезонно-посушливий режим характерний для територій з двома контрастними сезонами: дощового з вологістю грунту від ПВ до HB і посушливого від ВРК до ВВ (тропічні вологі савани).
7. Непромивний режим властивий зонам, де середня річна норма опадів менша від середньорічної випаровуваності (степ, посушлива савана). Ґрунтова товща промочується на глибину 0,5-2 м, нижче знаходиться шар із постійно низькою вологою. У верхній частині профілю відповідно з режимом опадів волога коливається в межах від ПВ до ВВ, у нижній - від вологи розриву капілярів (ВРК) до ВВ протягом року (рис.25).
10.Десуктивно-випітний режим. Капілярна кайма ґрунтових вод не виходить на поверхню, і випаровується вода не фізично, а через рослини. Солі, розчинні в ґрунтових водах, відклада ються на деякій глибині профілю.
Цей водний режим має місце при формуванні лугових ґрунтів, лугово-чорноземних, лугово-каштанових. Режим зволоження складається з двох періодів - весною і після сильних опадів профіль ґрунту промочується до ґрунтових вод, у посушливий - вода піднімається вверх.
11. Затоплюваний режим характерний для ґрунтів, які періо дично затоплюються водами рік, схилів, дощовими або іншими водами (заплави річок).
12. Амфібіальний режим - у постійно затоплюваних маршах і плавнях нях дельт річок, у морських і озерних мілководдях, або в періодично затоплюваних приливними водами манграх.
13. Іригаційний характерний для штучно зрошуваних грунтів.
14.Осушувальний характерний для осушених болотних і заболочених грунтів.
Дослідження водного режиму грунтів має теоретичне і практичне значення для того, щоб зрозуміти правильно генезис ґрунтів, окремих горизонтів, оцінити і прогнозувати напрямок подальшої еволюції сучасних Грунтів, управляти водним режимом для раціонального використання у землеробстві та лісівництві. Регулювання водного режиму проводять за допомогою меліорації, агромеліоративних і агротехнічних прийомів.
2. Теплові властивості й тепловий режим ґрунтів.
До теплових властивостей ґрунтів відносяться теплопоглинальна здатність, теплоємність, і теплопровідність.
Теплопоглинальна здатність - здатність грунтів поглинати та утримувати енергію сонця. Характеризується величиною альбедо - кількістю сонячної радіації, відбитою поверхнею ґрунту і вираженою в % від сумарної сонячної радіації. Альбедо коливається від 8 до 30%. Залежить від кольору ґрунтів, їх структурного стану, вологості, характеру поверхні. Темні ґрунти поглинають більше енергії, ніж світлі, вологі більше, ніж сухі.
Теплоємність - здатність грунту поглинати тепло; кількість тепла в калоріях, необхідна для нагрівання 1г або 1 см1 грунту на 1°С.
Теплоємність залежить від мінералогічного і гранулометричного складу грунту, вмісту в ньому органічної речовини, вологості. Вологий грунт має більшу теплоємність, ніж сухий, а глинистий більшу, ніж піщаний.
Теплопровідність - здатність грунту проводити тепло.
Теплопровідність залежить від гранулометричного, хімічного складу, гумусованості, щільності, пористості, ступеня зволоження грунту. Мінеральна частина грунту ліпше проводить його, ніж органічна, вода - ліпше, ніж повітря.
Тепловий режим - сукупність і визначена послідовність явищ теплообміну в системі приземний шар повітря - рослини - грунт -підстилаюча порода, а також сукупність процесів теплоперено-су, теплоакумуляції та теплорозсіювання у грунті.
Температура грунту - дуже динамічна величина. Рівновага між температурою атмосфери і 0-5 см шару ґрунту встановлюється протягом декількох хвилин. Тепловий і водний режими тісно взаємопов'язані. Переходи води з однієї фази в іншу залежать від теплового режиму. Добова динаміка температури різко виражена у перших півмет-ра. Вдень тепловий потік напрямлений зверху вниз; вночі - знизу наверх. Максимум температури спостерігається на поверхні вдень, біля 13 год., мінімум - перед сходом сонця. З глибиною амплітуда коливань температури знижується і добова динаміка на глибині 50 см практично повністю затухає. На добовий режим ґрунтів суттєво впливають клімат і погодні умови місцевості, вологість грунтів, їх гранулометричний склад, стан поверхні, кількість органічної речовини, забарвлення, рельєф, наявність снігового покриву тощо. Наприклад, рослинний покрив, важкий грансклад зменшують добові амплітуди коливань температури.
Річний режим температури ґрунтів має велику амплітуду коливань і виражений на більшу глибину, ніж добовий. Зона активної дії сезонної динаміки обмежена 3-4 метровою товщею.
Тепер прийнята систематика теплових режимів ґрунтів В.Н.Дімо (табл. 11).
Суттєві зміни в характері теплового режиму ґрунтів вносить їх обробіток, а також агромеліоративні заходи (снігозатримання, гребнювання, дренаж, зрошення). Тепловий режим має значний вплив на ґрунтоутворення (визначає інтенсивність процесів у ґрунтах, життєдіяльність мікроорганізмів, продуктивність рослин).
породи, рельєфу місцевості.
Материнські породи істотно впливають на гранулометричний, хімічний і мінералогічний склад грунтів; фізичні, фізико-механічні властивості; водно-повітряний, тепловий і поживний режими. Вони є матеріальною основою ґрунту і передають йому свої властивості. Особливо це помітно на ранніх стадіях ґрунтоутворення. Первинний ґрунт відображає ознаки кори вивітрювання. З віком взаємозв'язки поступово зменшуються. Рівень ґрунтової родючості залежить від складу і властивостей материнських порід.
Як відомо, літосфера землі складається з магматичних, метаморфічних і осадових гірських порід.
Магматичні породи утворились із силікатних розплавів (магми). Грунтоутворюючими вони бувають дуже рідко. Кислі магматичні породи (граніти, гранітогнейси, піщаники) утворюють грунти з низькою природною родючістю. На основних андезитах, габро-ба-зальтових породах формуються ґрунти, багаті поживними елементами і катіонами, з високою родючістю, нейтральні або слаболужні з високим вмістом гумусу.
Метаморфічні гірські породи - вторинні масивно-кристалічні породи (мармур, кварцити, сланці, гнейси тощо), утворені з магматичних чи осадових. Мають невелике значення в ґрунтоутворенні.
Осадові породи - відкладення продуктів вивітрювання масивно-кристалічних порід або залишків організмів. Розрізняються за своїм походженням. їх характер відіграє найбільшу роль у процесах ґрунтоутворення. Наприклад, рендзини (дерново-карбонатні грунти) у нечорноземній зоні - приклад того, як на карбонатних породах у цій зоні формуються родючі ґрунти. Дуже велике значення мають ґрун-тоутворюючі породи в практиці зрошувально-осушувального землеробства. Засоленість материнських порід легкорозчинними солями в цих умовах може бути причиною вторинного засолення ґрунтів, їх осолонцювання. Важкий грансклад, низька пористість, незначна водопроникність можуть призвести до оглеєння.
Рельєф місцевості дуже впливає на генезис ґрунтів, структуру ґрунтового покриву, його просторову неоднорідність. В.В.Докучаев за рельєфом поділяв грунти на нормальні, перехідні і анормальні. Перші знаходяться на вододілах, другі - грунти депресій і понижень, які відчувають вплив ґрунтових вод; треті - не зовсім розвинуті. С.О.Захаров розробив положення про прямий і опосередкований вплив рельєфу на процеси ґрунтоутворення. Пряме значення рельєфу полягає у розвитку ерозійних процесів, непряме виявляється через перерозподіл тепла, світла і води. С.С.Неуструєв увів поняття про ґрунти автоморфні, сформовані в умовах вододілу і гідроморфні, які залягають у пониженнях і зазнають впливу ґрунтових вод.
У практиці польових досліджень ґрунтів застосовується наступна систематика впливу типів рельєфу на ґрунтоутворення та географію ґрунтів. Макрорельєф, тобто рельєф крупних територій, що займає площі тисячі, десятки тисяч квадратних кілометрів, формує особливості ґрунтового покриву цих територій завдяки перерозподілу атмосферної вологи, температури. На рівнинах спостерігаєть-
ся поступова зміна гідротермічних показників залежно від змін клімату, тому тут найбільш чітко формують широтні ґрунтові пояси (проявляється горизонтальна зональність ґрунтів); в горах змінюється розподіл гідротермічних показників, що в свою чергу змінює загальний обрис широтних зон, але натомість виникає вертикальна зональність ґрунтів. Мезорельєф, тобто рельєф обмежених за площею територій, з перепадом висот ± 100 м, впливає, переважно, на топографію ґрунтів у границях цих ареалів: поверхні різного похилу та експозиції формують неоднаковий гідротермічний режим, різну рослинність і різні ґрунти. Мікро- і нанорельєф (рельєф із перепадами висот відповідно ± 1 і 0,3 м) впливають на формування плямистості, комплексності ґрунтового покриву.
Оцінити роль рельєфу у ґрунтоутворенні можна при врахуванні сумісної дії всіх факторів ґрунтоутворення в границях конкретної місцевості. Наприклад, у гумідних і субгумідних регіонах при переважанні зволоження над випаровуваністю, в понижених ділянках рельєфу формуються болотні, лучно-болотні, дерново-глейові, болотно-підзолисті ґрунти.
Вік ґрунтоутворення. Сучасні ґрунти - це продукт довгої складної геологічної історії земної поверхні. Ґрунтоутворення почалось одночасно з виникненням життя на землі, носить характер безкінечного розвитку, але часткові явища, що складають ґрунтоутворення, обмежені в часі. Ось чому для кожного ґрунту необхідно знати його генезис з самого початку утворення. Сучасні ґрунти мають абсолютний вік (час від початку формування конкретного ґрунту до сьогодення) від нуля до мільйонів років. Нульовий вік має поверхня суші, звільнена від води, яка її покривала (Прикаспій, Приуралля, штучні осушені землі в дельтах річок Дунаю, Кубані; у Голландії польдери; рекультивовані землі); вік ґрунтового покриву рівнин Північної півкулі відповідає кінцю останнього материкового обледеніння, біля 10 тис. років. Вік чорноземів Російської рівнини - 8-10 тис. років, підзолів Скандинавії - 5-6 тис. років, ерозійних рівнин Африки, денудаційних рівнин Австралії, плато Південно-Східної Азії, Південної
Америки - мільйони років, тому що вони не піддавались зледенінню.
Для визначення абсолютного віку ґрунту використовують метод, оснований на визначенні співвідношення ізотопів СІ2:С14 у ґрунтовому гумусі, хоча вік грунту і вік гумусу - різні поняття. Гумус постійно розкладається і утворюється. Можна визначити вік ґрунтових карбонатів. В.А.Ковда розрахував вік лучно-чорноземного ґрунту (8,5 тис. років) по швидкості накопичення СаС03 у ґрунті з ґрунтових вод, які випаровуються.
Відносний вік характеризує ступінь розвитку ґрунтового профілю, швидкість ґрунтоутворення. Залежить від багатьох факторів, наприклад, від породи: на пухких породах ґрунтоутворення йде швидше, на щільних - повільніше. Критерієм відносного віку ґрунту можуть служити такі категорії: більш потужний, більш гумусований, більш вивітрений, більш диференційований, більш стадійно зрілий.
Виробнича діяльність людини - специфічний, дуже потужний фактор дії на ґрунт. В умовах інтенсифікації сільськогосподарського виробництва людина за допомогою машин, добрив, меліорацій, пестицидів, промислових відходів діє на ґрунт, призводить до зміни природних екосистем. Інтенсивний обробіток, систематичне внесення добрив призводять до змін профілю ґрунту. У багатьох випадках ґрунт окультурюється: підвищується вміст гумусу, поліпшуються водний, повітряний і поживний режими.
Перетворення природних ґрунтів у культурні, властивості, режими яких відповідають потребам культурних рослин, називають процесом окультурювання ґрунту. Великі площі відлучаються із сільськогосподарського використання: будівництво, відкритий спосіб добування корисних копалин і таке інше. Детальніше про негативне втручання людини в природне функціонування едафотопів у розділі "Охорона ґрунтів".