Формування структури.

Обов’язковою умовою структуроутворення в ґрунті є єдність протилежно направлених процесів з’єднання та роз’єднання. Починається утворення структури з процесів склеювання механічних елементів у мікроагрегати, а потім у макроагрегати. Матеріалом склеювання механічних елементів у структурні агрегати є клейкі складові частинки грунту – його колоїди. В умовах перезволоження колоїди, скоагульовані залізом, дисперсуються в результаті переходу тривалентного заліза в двовалентне(дані колоїди при низькому рухові води переходять в нижній горизонт і грунтовий профіль диференціюється на горизонт вимивання(елювіальний) і вимивання(елювіальний).

У процесах роз’єднання важливий вплив трав, особливо багаторічних, які механічно розділяють грунт на окремі частки, які потім пропитуються гумусом при гуміфікації коренів. Проморожування, від танення також позитивно впливає на структуроутворення, але лише за умов, коли промерзання та від танення відбуваються при волозі фізичної спілості грунту.

Для утворення макроагрегатів необхідний механічно-звязуючий матеріал, роль якого виконує детрит, тобто найдрібніші ворсинки тканин органічних решток. Таким чином, за допомогою активного, або мало активного гумусу гранулометричні частинки грунту склеюються у мікроагрегати, а часом внаслідок дегідратації активний гумус переходить у пасивну форму і мікроагрегати набувають стійкості до розмивання, утворюється стійка мікроструктура, яка за допомогою деградації з’єднується в макроструктуру.

62.Втрата і відновлення структури.

Структура руйнується головним чином під впливом механічних та фізико-хімічних і біологічних чинників:

• Механічне руйнування структури(відбувається у найбільш верхніх шарах грунту в результаті руху по поверхні грунту техніки, людей, тварин, при обробітку грунту, а також краплями опадів, особливо зливових, супроводжується пошкодженням колоїдних плівок, які склеюють механічні частки, а це значно знижує водо тривкість структури).

• Фізико-хімічне руйнування(при надходженні в грунтовий вбирний комплекс катіонів Na+, K+, NH4+, Mg+, потрапляють у грунт з опадпми, добривами, при мінералізації органічної речовини.(катіони пептизують грунтові колоїди)

• Біологічне руйнування(при мікробіологічному складі гумусу до кінцевих продуктів – СО3, Н2О і мінеральних речовин.

Для підтримання і відновлення агрономічно цінної структури застосовуються різні агротехнічні, фізико-хімічні і хімічні прийоми:

• Агротехнічні прийоми – систематичне вивчення грунту органічними матеріалами, як джерелом для формування детриту і гумусу(посів багаторічних трав, сидеральні посіви,приорання поживних решток, внесення добрив – органічних.

• Фізико-хімічні методи - підвищення насиченості грунтового вбирного комплексу кальцієм,прийомом вапнування кислих і гіпсування солонцюватих грунтів.

63.Вода в ґрунтоутворенні і грунтах.

Воді належить провідна роль у ґрунтоутворенні та родючості: у водному середовищі відбуваються процеси вивітрювання та новоутворення мінералів, хімічні реакції, гумусоутворення, перерозподіл речовин у ґрунтовому профілі; вода в ґрунті визначає в значній мірі тепловий баланс ґрунту та її температурний режим, забезпечує умови життя рослин. Воді належить провідна роль у ґрунтоутворенні та родючості: у водному середовищі відбуваються процеси вивітрювання та новоутворення мінералів, хімічні реакції, гумусоутворення, перерозподіл речовин у ґрунтовому профілі; вода в ґрунті визначає в значній мірі тепловий баланс ґрунту та її температурний режим, забезпечує умови життя рослин. На утворення однієї частини сухої речовини рослина поглинає із грунту в середньому близько 400 частин води.

Різні властивості грунту в значній мірі залежить від вмісту в ньому води. Рівень зволоженості разом з температурним режимом визначає інтенсивність біологічних, хімічних і фізико-хімічних процесів в грунтах. Нестача і надлишок води в грунті обмежує продуктивність грунтів.

64.Категорії(форми)води в грунті.

За О. А. Роде виділяють п’ять категорій (форм) ґрунтової води:

• Тверда вода — лід.

• Хімічно зв’язана вода (включає конституційну і кристалізаційну).

• Пароподібна вода.

• Фізично зв’язана, або сорбована, вода.

• Вільна вода, яка присутня в капілярній і гравітаційній формах. Капілярна вода утримується в ґрунті в порах малого діаметра — капілярах, під дією капілярних (меніскових) сил.

Гігроскопічна волога (ГВ) – утворюється в результаті абсорбції парів води на поверхні твердих частинок грунту і безпосередньо прилягає до них у вигляді плівки 2-3 шарів молекул води. Волога досить сильно утримується в грунті і зовсім не доступна для рослин.

Масимальна гігроскопічна (МГ) волога - максимальна кількість води, яку може поглинути грунт із пароподібного стану при насиченій вологості повітря, близькій до 100% (94-98%). Волога також не доступна рослинам.

Вологість стійкого в’янення (ВВ) – вологість, при якій рослини, проявляють ознаки в’янення, які не зникають при розміщенні рослин в атмосферу насичену водяними парами. Це нижня межа доступності вологи рослинам.

Вологість розриву капілярів (ВРК) – вологість, при якій рухомість капілярної води різко знижується. Це критична волога,тому що при волозі нижче ВРК ріст рослин уповільнюється і продуктивність їх знижується.

Найменша вологоємність (НВ) або повна польова вологоємність (ППВ) – найбільша кількість капілярно-підвищеної вологи, яку може утримувати грунт після стікання надлишку вологи при глибокому заляганні грунтових вод. Найменша вологоємність – верхня межа доступної для рослин води.

Повна вологоємність (ПВ) – найбільша кількість води, яку може вмістити гунт, при повному зволоженні всіх пор водою.

65.Водні властивості грунту.

До основних водних властивостей належить водоутримна здатність, водопроникність і водопідйомна здатність.

• Водоутримуюча здатність – здатність грунту утримувати воду. Зумовлена сорбційними та капілярними силами. Залежить від виду грунту, кількості в ньому гумусу, величини і характеру колоїдного комплексу.

• Водопроникність або фільтраційна здатність - здатність грунту сприймати воду і пропускати її донизу під дією тяжіння. При низькій водопроникності в районах достатнього зволоження може відбуватися вимокання посівів, застій води на поверхні або в певних горизонтах ґрунту, а також стікання води по поверхні і розвиток ерозії. При надмірній водопроникності не створюється добрий запас вологи в кореневмісному шарі ґрунту, а при зрошенні має місце стійка втрата поливної води, що призводить до підйому ґрунтових вод.

• Водопідйомна здатність - проявляється в капілярному піднятті води в результаті меніскових сил.

66.Недоступна, доступна, надлишкова волога ґрунту.

Недоступна вологість грунту – вологість, яка не доступна для ослин, утворюється в результаті адсорбції парів води на поверхні твердих частинок грунту і безпосередньо прилягає до них у вигляді плівки з 2-3шарів молекул води. Максимальна гігроскопічна волога також являється недоступною.

Доступна вологість грунту – нижня межа доступності вологи рослинами, вологість при якій рослини проявляють ознаки в’янення.

Надлишкова вологість грунту – верхня межа доступної для рослин води, найбільша кількість капілярно-підвищеної вологи, яку може утримувати грунт після стікання надлишку вологи при глибокому заляганні грунтових вод.

67.Діапазон активної вологи грунту.

Одним із показників, який дає уяву про здатність грунту нагромаджувати і утримувати в собі впевну кількість доступної рослинам вологи є діапазон активної вологи (ДАВ). Цей показник визначають шляхом віднімання від найменшої вологоємкості (НВ) грунту вологості в’янення (ВВ) пошарово за формулою:ДАВ=(НВ-ВВ)ḋ*h*0,1. В агрономічній практиці прийнято розраховувати ДАВ для шару в 100см. Грунт з добрими агрофізичними властивостями має ДАВ рівним 200мм. Такими грунтами є чорноземи типові, вилугувані та відзолені, темно-сірі лісові грунти.

68.Водний режим грунту, його суть.

Водним режимом називають всю сукупність явищ надходження вологи в грунт, її переміщення, утримування в грунтових горизонтах, витрачання з грунту. Кількісно його виражають через водний баланс. Водний баланс характеризує надходження вологи в грунт та витрати.

Основні джерела надходження води:

• Атмосферні опади;

• Конденсація парів;

• Боковий перетік з вище розташованих ділянок;

• Грунтові води

Витрата води:

• Випаровування;

• Транспірація;

• Інфільтрація в глибині горизонту;

• Боковий відтік

69.Складові водного балансу грунту.

Водний баланс складається неоднаково в різних грунтово-кліматичних зонах і окремих ділянках рельєфу. Залежно від співвідношення прихідних і витратних статей водного балансу виділяють різні типи водного режиму:

• Періодично промивний тип – характерний для грунтів, які формуються в умовах клімату, де річна сума опадів приблизно дорівнює річному випаровуванню;

• Випитний – в грунтах посушливого типу, але за умов близького залягання грунтових вод;

• Застійно-промивний – властивий грунтам, в яких в певні періоди року, окремі горизонти насичені вологою до повної вологоємності;

• Не промивний

• Періодично-водозастійний;

• Промивний – де сума опадів більша випаровування;

• Водо застійний

Водний баланс, характеризується річними циклами, коли щорічний період процеси надходження і витрати вологи повторюються.

70.Основні фізичні властивості грунтів.

Всі фізичні властивості грунтів поділяються на основні і фізико-механічні. До основних фізичних властивостей належать фізичні показники, що характеризують тверду фазу грунтів. До них належать щільність твердої фази(питома маса), щільність будови(обємна маса) і шпаруватість (пористість) грунту.

1. Щільність твердої фази грунту – відношення маси грунту до маси рівного об’єму води при +4оС, або маса одиниці обєму твердої фази грунту виражна в г/см3.

2. Щільність будови - вага одиниці об’єму абсолютно сухого грунту п природному зволоженні виражена в см3. На відміну від щільності твердої фази в щільність будови входять і всі порожнини грунту, тому вона завжди менша і лежить у зоні від 0,8-1,6г/см3.

3. Шпаруватість грунту – сумарний об’єм водяних пор між частинками твердої фази грунту. Залежно від величини пор виділяють:капілярну, некапілярну, загальну шпаруватість. Капілярна шпаруватість включає в себе обємні пор, заповнюються водою при повному капілярному насиченості грунту. Некапілярна шпаруватість включає в себе суму більш великих пустот грунту. Капілярна і некапілярна шпаруватість становлять загальну шпаруватість.

71. Повітря грунту, його слад, значення

Газоподібна фаза ґрунту - це ґрунтове повітря, що знаходиться між частинками ґрунту у великих некапілярних порах. Його склад відрізняється від атмосферного підвищеним вмістом вуглекислого газу - 0,1 - 10% (в атмосферному 0,03%), азоту - до 80,2% (в атмосферному 78,08%), присутністю аміаку, сірководню, зниженим вмістом кисню - до 10% (в атмосферному повітрі 21%).

Склад ґрунтового повітря залежить від твердої фази ґрунту, вмісту води, життєдіяльності ґрунтових організмів тощо.

Газова фаза грунтів може розглядатися як атмосфера грунту, де знаходяться найбільш леткі органічні та неорганічні сполуки у вигляді пари в порах грунту. Газова фаза грунту за своїм складом подібна до атмосфери, яка міститься над грунтом. Об"єм газової фази грунту обумовлюється пористістю грунту та вмістом вологи в ньому. В атмосфері грунту присутні основні атмосферні гази СО2, N2, O2. Кількість вуглекислого газу в грунтовому повітрі приблизно в 8 разів вища, ніж в повітрі над грунтом.

Оксиди азоту також можуть бути в складі газової фази. Однак, внаслідок високої реакційної здатності оксидів азоту з хімічними та біологічними речовинами, вони довго в грунті не затримуються. Як правило, вміст кисню в аеробних грунтах - біля 20% газової фази, а СО2 - між 1 та 2%. З другого боку, вміст СО2 може досягати 10% для грунтів з високим вмістом вологи. Склад атмосфери грунтів залежить від культивації грунту і від розчинення летких сполук в грунтовій воді.

Він змінюється з глибиною і місцем відбору грунту. Розчинність газів у воді залежить від типу газу, температури, концентрації солей, парціального тиску газів в атмосфері. Найбільш розчинні та іонізовані у воді гази - це СО2, NH3 та H2S. Кисень та азот - найменш розчинні гази.

72. Повітряний режим грунтів, його регулювання.

Під повітряним режимом розуміють сукупність усіх явищ: надходження повітря в ґрунт, його переміщення і витрачання в ньому, обмін газами між ґрунтом, атмосферою, твердою і рідкою фазами, споживання і виділення газів живими істотами ґрунту. Кількість повітря в ґрунті залежить від щільності та ступеня заповненості щілин водою. Повітроємність визначається об’ємом ґрунтових пор, заповнених повітрям при вологості ґрунту, яка дорівнює НВ. Капілярні пори (діаметром менше ніж 0,1 мм) частково або повністю заповнені водою, а некапілярні (діаметром понад 0,1 мм) — повітрям. Об’єм некапілярних пор у відсотках від загального об’єму ґрунту визначає некапілярну пористість і становить важливу частину повітроємності ґрунту, яка істотно підвищується після його розпушування у зв’язку із збільшенням проміжків між ґрунтовими грудочками. Таким чином, повітряний режим пов’язаний з водним режимом ґрунту і добре піддається регулюванню на ґрунтах, що мають водотривку дрібногрудочкувату структуру (0,25–10 мм). Повітря, що переміщується в проміжках ґрунту, аерує його. Проте надлишок вологи (близької до повної вологоємності або вище від неї) за певних умов призводить до з’явлення щілин з повітрям, які закриті водяними пробками. У зв’язку з відсутністю газообміну в таких щілинах збільшується вміст СО2, а кисень використовується мікроорганізмами та коренями рослин. Це спостерігається, головним чином, в ущільнених прошарках ґрунту. З висиханням ґрунту водні пробки зникають, відкриваються з’єднання ґрунтових щілин з атмосферним повітрям.

Ґрунтове повітря взаємодіє з твердою і рідкою фазами ґрунту. Воно може запо-внювати вільні від води щілини, може бути поглинутим колоїдними частками і утри-муватися в ґрунтовому розчині.

Оптимальний повітряний режим ґрунту необхідний для вирощування високих врожаїв сільськогосподарських культур, так як повітря необхідне для дихання коріння рослин, мікроорганізмів, грибів, водоростей, червів та інших ґрунтових організмів.

Найсприятливіші умови для росту сільськогосподарських рослин складаються за 50-60% пористості ґрунту та за умови, що 60% пор заповнені водою, а 40% - повітрям.

Повітряний режим ґрунту регулюється за допомогою механічного обробітку, внесенням органічних добрив, відведенням надлишкової кількості води, вирощуванням багаторічних трав, тобто заходів, спрямованих на покращення структури ґрунту.

73. Теплові властивості грунту

Тепловим режимом ґрунту називають суму явищ надходження, перенесення, акумуляції і віддачі тепла. Тепловий режим характеризує тепловий стан ґрунту. Основним його показником є температура ґрунту. На формування теплового режиму ґрунту впливають атмосферний клімат (приток сонячної радіації, умови зволоження, континентальність тощо), рельєф, рослинність, сніговий покрив і теплові властивості ґрунту.

Тепловими властивостями ґрунту називають сукупність властивостей, які зумовлюють здатність ґрунту поглинати і переміщувати в своїй масі теплову енергію. До них належать: теплопоглинання, теплоємкість і теплопровідність.

Теплопоглинальна (відбивальна) здатність - здатність ґрунту поглинати (відбивати) променеву енергію Сонця. Вона виражається відношенням кількості відбитої енергії до кількості енергії, яка досягла поверхні ґрунту (альбедо, А, %). Чим менше альбедо, тим більше поглинає ґрунт сонячної радіації. Альбедо залежить від кольору, вологості, рослинного і снігового покриву, структурного стану і вирівняності поверхні ґрунту. Темні вологі ґрунти поглинають більше сонячної радіації, ніж світлі і сухі. Так, альбедо вологого чорнозему становить 8, а сухого сірозему - 25 - 30%.

Теплоємність - кількість тепла, потрібного для нагрівання 1г ґрунту (питома теплоємкість) або 1см3 ґрунту (об'ємна теплоємність) на 1°С. Теплоємність залежить від мінералогічного і механічного складу ґрунту, вмісту речовин, вологості і пористості ґрунту. Найбільшу теплоємність мають вологі глинисті ґрунти, оскільки вода і глинисті мінерали мають найбільшу теплоємність серед інших компонентів ґрунту. Для нагрівання таких ґрунтів потрібно багато тепла. Швидко нагріваються сухі піщані ґрунти тому, що кварц і повітря мають низьку теплоємність.

Теплопровідність - здатність ґрунтової маси проводити тепло. Вимірюється кількістю тепла, яке проходить за 1сек через 1 см3 ґрунту завдовжки 1см. найбільшу теплопровідність мають кварцовий пісок і вода, найменшу - повітря і органічні речовини. В середньому теплопровідність мінеральної частини в 100 разів більша теплопровідності повітря і в 28 разів теплопровідності води. Тому пухкі ґрунти мають малу теплопровідність, а вологі - велику.

Для характеристики теплового режиму ґрунту використовують добовий і річний хід температури на певних глибинах, тепловий баланс і глибину промерзання даного ґрунту.

Залежно від середньорічної температури і характеру промерзання ґрунту В.М. Дімо (1972) виділила 4 типи температурного режиму ґрунтів: мерзлотний, тривало сезоннопромерзаючий, сезоннопромерзаючий і непромерзаючий. Мерзлотні ґрунти характерні для територій з багаторічною мерзлотою. Їх середньорічна температура є мінусовою. В тривало сезоннопромерзаючих ґрунтах переважають плюсові середньорічні температури. Тривалість їх промерзання 5 місяців і більше. Сезоннопромерзаючі ґрунти мають плюсову середньорічну температуру. Тривалість їх промерзання не більше 5 місяців. Непромерзаючі ґрунти мають плюсову середньорічну температуру профілю і не промерзають. Характерні для субтропічного і тропічного поясів та для теплової південноєвропейської фації помірного поясу.