Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Поровое пространство почвы содержит жидкие и газовые фазы почвы , то есть все , кроме твердой фазы , которая содержит в основном минералы различных размеров, а также органических соединений .

Чтобы лучше понять пористость , была использована серия уравнений для выражения количественного взаимодействия между тремя фазами почвы.

Макропоры или трещины играют важную роль в скорости инфильтрации во многих почвах, а также в предпочтительных схемах потока, гидравлической проводимости и эвапотранспирации. Трещины также оказывают большое влияние на газообмен, влияя на дыхание в почве. Таким образом, моделирование трещин помогает понять, как работают эти процессы и какое влияние на эти процессы могут оказать изменения в растрескивании почвы, такие как уплотнение.

Поровое пространство почвы может содержать среду обитания растений ( ризосферу ) и микроорганизмов .

Фон [ править ]

Насыпная плотность [ править ]

Объемная плотность почвы в значительной степени зависит от минерального составляющие почвы и степени уплотнения . Плотность кварца составляет около 2,65 г / см 3, но объемная плотность почвы может быть меньше половины этой плотности.

Большинство почв имеют объемную плотность от 1,0 до 1,6 г / см 3, но органические почвы и некоторые рыхлые глины могут иметь объемную плотность значительно ниже 1 г / см 3 .

Образцы керна отбираются путем вбивания металлического керна в землю на желаемой глубине и горизонте почвы . Затем образцы сушат в печи и взвешивают.

Насыпная плотность = (масса сухого грунта в печи) / объем

Объемная плотность почвы обратно пропорциональна к пористости той же самой почвы. Чем больше в почве порового пространства, тем ниже значение объемной плотности.

Пористость [ править ]

или же

Пористость - это мера общего порового пространства в почве. Это измеряется в объеме или в процентах . Степень пористости в почве зависит от минералов , составляющих почву, и степени сортировки , происходящей в почвенной структуре . Например, песчаный грунт будет иметь большую пористость, чем илистый песок, потому что ил заполнит промежутки между частицами песка.

Отношения порового пространства [ править ]

Гидравлическая проводимость [ править ]

Гидравлическая проводимость (K) - это свойство почвы, которое описывает легкость, с которой вода может перемещаться через поровые пространства. Это зависит от проницаемости материала (поры, уплотнение) и от степени насыщения. Насыщенная гидравлическая проводимость, K насыщ , описывает движение воды через насыщенные среды. Где гидравлическую проводимость можно измерить в любом состоянии. Это можно оценить по многочисленным видам оборудования. Для расчета гидравлической проводимости используется закон Дарси . Манипулирование законом зависит от насыщенности почвы и используемого инструмента.

Проникновение [ править ]

Инфильтрация - это процесс, при котором вода с поверхности земли попадает в почву. Вода поступает в почву через поры под действием сил тяжести и капиллярного действия . Самые большие трещины и поры служат отличным резервуаром для первоначального смыва воды. Это обеспечивает быстрое проникновение . Меньшие поры заполняются дольше и зависят от капиллярных сил и силы тяжести. Поры меньшего размера имеют более медленную инфильтрацию по мере того, как почва становится более насыщенной {{dn | date = февраль 2020 г.).

Типы пор [ править ]

Пора - это не просто пустота в твердой структуре почвы. Различные категории размера пор имеют разные характеристики и вносят разные атрибуты в почвы в зависимости от количества и частоты появления каждого типа. Широко используемая классификация размеров пор дана Брюером (1964): [1] [2] [3]

Макропора [ править ]

Поры, которые слишком велики, чтобы иметь значительную капиллярную силу. Если не возникнет препятствий, вода будет стекать из этих пор, и они, как правило, заполнены воздухом при полевых возможностях . Макропоры могут быть вызваны растрескиванием, разделением ступней и агрегатов , а также корнями растений и зоологическими исследованиями. [3] Размер> 75 мкм. [4]

Мезопора [ править ]

Наибольшие поры заполнены водой при полевой емкости . Также известен как накопительные поры из-за способности хранить полезную для растений воду. У них нет слишком больших капиллярных сил, чтобы вода не ограничивала растения. Свойства мезопор хорошо изучены почвоведами из-за их влияния на сельское хозяйство и орошение . [3] Размер 30–75 мкм. [4]

Micropore [ править ]

Это «поры, которые настолько малы, что вода внутри них считается неподвижной, но доступной для экстракции растений». [3] Поскольку в этих порах мало движения воды, движение растворенного вещества происходит главным образом за счет процесса диффузии. Размер 5–30 мкм. [4]

Ультрамикропоры [ править ]

Эти поры подходят для обитания микроорганизмов. Их распределение определяется структурой почвы и органическим веществом почвы , и они не сильно зависят от уплотнения [5] [3] Размер 0,1–5 мкм. [4]

Cryptopore [ править ]

Поры слишком малы, чтобы в них могло проникнуть большинство микроорганизмов. Таким образом, органические вещества в этих порах защищены от микробного разложения. Они наполняются водой, если только почва не очень сухая, но для растений доступно мало этой воды, и движение воды очень медленное. [5] [3] Размер <0,1 мкм. [4]

Методы моделирования [ править ]

Базовое моделирование трещин осуществлялось в течение многих лет путем простых наблюдений и измерений размера, распределения, целостности и глубины трещины. Эти наблюдения проводились либо на поверхности, либо на профилях в карьерах. Отслеживание рук и измерение рисунков трещин на бумаге было одним из методов, использовавшихся до появления современных технологий. Другой метод поля заключался в использовании веревки и полукруга проволоки. [6] Полукруг перемещался по чередующимся сторонам струны. Трещины внутри полукруга измеряли по ширине, длине и глубине с помощью линейки. Распределение трещин рассчитывалось по принципу иглы Бюффона .

Пермеаметр диска [ править ]

Этот метод основан на том факте, что размеры трещин имеют диапазон различных водных потенциалов. При нулевом водном потенциале на поверхности почвы производится оценка насыщенной гидравлической проводимости , когда все поры заполнены водой. По мере того, как потенциал уменьшается, дренируют все более крупные трещины. Распределение пор по размерам может быть определено путем измерения гидравлической проводимости в диапазоне отрицательных потенциалов . Хотя это не физическая модель трещин, она дает представление о размерах пор в почве.

Модель Хоргана и Янга [ править ]

Хорган и Янг (2000) создали компьютерную модель для создания двумерного прогноза образования поверхностных трещин. Он использовал тот факт, что как только трещины находятся на определенном расстоянии друг от друга, они, как правило, притягиваются друг к другу. Трещины также имеют тенденцию поворачиваться в определенном диапазоне углов, и на определенном этапе поверхностный заполнитель достигает размера, при котором трещин больше не будет. Они часто характерны для почвы и поэтому могут быть измерены в поле и использованы в модели. Однако он не мог предсказать точки, в которых начинается растрескивание, и, несмотря на случайность формирования рисунка трещин, во многих отношениях растрескивание почвы часто бывает не случайным, а имеет ряд слабых мест. [7]

Визуализация с пропиткой аралдитом [ править ]

Собирается большой образец керна. Затем его пропитывают аралдитом и флуоресцентной смолой . Затем керн обрезается с помощью шлифовального инструмента, очень постепенно (~ 1 мм за раз), и через каждый интервал поверхность образца керна отображается в цифровом виде. Затем изображения загружаются в компьютер, где их можно проанализировать. Затем можно произвести измерения глубины, непрерывности, площади поверхности и ряда других измерений трещин в почве.

Визуализация электрического сопротивления [ править ]

Используя бесконечное сопротивление воздуха, можно нанести на карту воздушные пространства внутри почвы. Специально разработанный измеритель удельного сопротивления улучшил контакт измерителя с почвой и, следовательно, площадь считывания. [8] Эту технологию можно использовать для создания изображений, которые можно анализировать на предмет наличия различных свойств растрескивания.

См. Также [ править ]

  • Аэрация почвы
  • Плотность частиц
  • Давление поровой воды
  • Дыхание почвы

Ссылки [ править ]

  1. ^ Брюэр, Рой (1964). Тканевый и минеральный анализ почв . Хантингтон, Нью-Йорк: RE Krieger (опубликовано в 1980 г.). ISBN 978-0882753140.
  2. ^ Chesworth, Ward (2008). Энциклопедия почвоведения . Дордрехт, Нидерланды: Springer. п. 694. ISBN 978-1402039942. Дата обращения 2 июля 2016 .
  3. ^ a b c d e f Комитет терминов по глоссарию почвоведения (2008). Глоссарий почвоведения 2008 . Мэдисон, Висконсин: Американское почвенное общество. ISBN 978-0-89118-851-3.
  4. ^ a b c d e Брюэр, Рой (1964). «[выдержка из таблицы]» (PDF) . Тканевый и минеральный анализ почв . Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья . Проверено 28 июля, 2020 .
  5. ^ a b Малкольм Э. Самнер (31 августа 1999 г.). Справочник почвоведения . CRC Press. п. А-232. ISBN 978-0-8493-3136-7.
  6. ^ Ringrose-Voase, AJ; Санидад, ВБ (1996). «Метод измерения развития поверхностных трещин в почвах: применение для определения развития трещин после низинного риса». Геодермия . 71 (3–4): 245–261. Bibcode : 1996Geode..71..245R . DOI : 10.1016 / 0016-7061 (96) 00008-0 .
  7. ^ Хорган, GW; Янг, И.М. (2000). «Эмпирическая стохастическая модель для геометрии двумерного роста трещин в грунте». Геодермия . 96 (4): 263–276. CiteSeerX 10.1.1.34.6589 . DOI : 10.1016 / S0016-7061 (00) 00015-X . 
  8. ^ Samouëlian, A; Кузен, я; Ричард, G; Таббаг, А; Бруанд, А. (2003). «Визуализация удельного электрического сопротивления для обнаружения трещин в грунте в сантиметровом масштабе» . Журнал Общества почвоведов Америки . 67 (5): 1319–1326. Bibcode : 2003SSASJ..67.1319S . DOI : 10.2136 / sssaj2003.1319 . Архивировано из оригинала на 2010-06-15.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Фот, HD; (1990) Основы почвоведения. (Wiley: Нью-Йорк)
  • Харпстед, Мичиган; (2001) Упрощенное почвоведение. (Издательство Университета штата Айова: Эймс)
  • Hillel, D .; (2004) Введение в физику окружающей среды почв. (Сидней: Elsevier / Academic Press: Амстердам;)
  • Kohnke, H .; (1995) Упрощенное почвоведение. (Waveland Press: Prospect Heights, Иллинойс )
  • Leeper GW (1993) Почвоведение: введение. ( Издательство Мельбурнского университета : Карлтон, Виктория .)