Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние засоления на гидрофизические свойства почвы (на русском языке)

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Абдель, Кадум Ибрахим Хуссейн

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Потенциал почвенной влаги и его составляющие.

1.2. Составляющие полного потенциала воды в почве.

1.3. Гранулометрический состав и потенциал влаги в почве.

1.4. Обменные основания и потенциал влаги в почве.

1.5. Засоление почвы и потенциал влаги в почве

ГЛАВА П. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Методика оцределения гранулометрического состава

2.2. Методы изучения потенциала почвенной влаги.

2.3. Использование изотерм десорбции паров воды для определения полной удельной поверхности по БЭТ и внешней удельной поверхности по Фарреру

2.4. Расчетный метод определения среднего интервала кривой водоудерживаемости почв.

2.5. Определение структурно-функциональных физических свойств

ГЛАВА Ш. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Характеристика объектов исследования.

3.2. Водно-физические свойства почв и смесей

ГЛАВА 1У. ВЛИЯНИЕ ЗАСОЛЕНИЯ НА ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ПОЧВЫ.

4.1. Энергетическое состояние воды в диапазоне низких влажностей.

4.1.1. Влияние степени засоления на энергетическое состояние воды в почве

4.1.2. Влияние типа засоления на изотермы десорбции паров воды в каолин-кварцевых смесях

4.1.3. Совместное влияние степени дисперсности, степени и типа засоления на изотермы десорбции паров в каолин-кварцевых смесях.

4.1.4. Влияние засоления на водоудерживающуго способность лугово-сазовой орошаемой почвы в сорбционной области.

4.2. Особенности расчета удельной поверхности по изотерме десорбции паров воды в засоленных почвах.

4.2.1. Кривые водоудерживаемости почв в зависимости от засоления и гранулометрического состава

4.2.2. Оцределение форм воды по кривым водоудерживаемости каолин-кварцевых смесей и лугово-сазовых почв различного засоления

ВЫВОда.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Влияние засоления на гидрофизические свойства почвы (на русском языке)"

Актуальность работы обусловлена большой ролью гидрофизических свойств почвы в проектировании мелиоративных мероприятий.

В последнее время показано, что основные гидрофизические и структурно-механические свойства почвы тесно связаны с зависимостью потенциала воды от влажности почвы. Это обстоятельство дает возможность определения гидрофизических и структурно-механических свойств почв по кривой, характеризующей зависимость потенциала от влажности почвы. (В современной терминологии -кривая водоуцерживания почв.)

Содержание доступной для растений влаги в почве зависит от капиллярно-сорбционных сил и осмотического давления почвенного раствора.

Однако до настоящего времени остается недостаточно изученным вопрос о влиянии состава и содержания растворенных солей на характер кривой водоудерживаемости почвы, в то время как в почвах аридных областей часто содержатся их довольно значительные количества.

Цель настоящей работы состояла в том, чтобы изучить влияние состава и концентрации растворенных солей на характер зависимости потенциала воды от влажности почвы и в попытке применить методику расчета основных агрофизических и почвенно-мелио-ративных показателей по кривым водоудерживаемости для засоленных почв.

Исходя из поставленных целей, основные задачи исследования были:

1. Изучить влияние состава и концентрации растворенных солей на характер кривой водоудерживаемости почв различного гранулометрического состава как на образцах естественных почв, так и физических моделях, составленных из фракций элементарных почвенных частиц.

2. Установить возможность определения по 1фивой водоудер-живаемости почв, содержащих растворенные соли, гидрофизических и структурно-механических свойств почв.

3. Установить возможность формализации зависимости потенциала воды от влажности засоленных почв.

Новизна работы состоит в том, что впервые установлен характер и степень влияния состава и концентрации: растворенных солей на зависимость потенциала воды от влажности почвы и на гидрофизические и структурно-механические свойства почв различного гранулометрического состава.

Практическая ценность работы состоит в применении методики определения гидрофизических и структурно-механических свойств по кривой водоудерживаемости для условий засоленных почв, что очень важно для совершенствования цроектно-изыскательских мелиоративных работ в аридных областях.

Автор настоящей работы выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору биологических наук, профессору А.Д.Воронину и кандидату биологических наук, старшему научному сотруднику П.Н.Березину за большую помощь в работе.

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Абдель, Кадум Ибрахим Хуссейн

ВЫВОДЫ

1. При определении гидрофизических свойств засоленных почв необходимо учитывать некоторые особенности, связанные с влиянием типа и степени засоления на характер кривой водоудерживаемости.

2. Равновесная влажность во всем диапазоне потенциала почвенной влаги практически линейно зависит от содержания глинистых компонентов.

3. Равновесная влажность цри хлоридно-кальциевом засолении почв различного гранулометрического состава во всем диапазоне потенциалов практически линейно связана со степенью засоления.

4. В случае хлоридно-натриевого засоления равновесная влажность почв цри потенциалах меньше Ч'ас., т.е. в сорбцион-ной области до начала капиллярной конденсации, практически не зависит от степени засоления.

5. При потенциалах больших Час » т.е. при наличии жидкой воды в почве, равновесная влажность также практически линейно зависит от степени хлоридно-натриевого засоления и значительно выше, чем в случае хжоридно-кальциевого засоления.

6. В связи с различным характером изотерм при различных типах засоления расчет категорий удельной поверхности по десорбции паров воды для засоленных почв не всегда правомочен. При натриевом засолении возможен расчет общей удельной поверхности. В присутствии кальция расчет категорий удельной поверхности может считаться только ориентировочным.

7. Применение ареометрических тензиометров позволяет измерять давление и влажность почвы при заданной концентрации почвенного раствора, находящегося в равновесии с аналогичным свободным раствором, отделенным от исследуемой почвы пористым фильтром. Это обеспечивает возможность определения гидрофизических свойств засоления почв по методу А.Д.Воронина.

8. Граница перехода форм воды и изменения консистенции почвы, определенные по кривой водоудерживаемости, близки или практически совпадают с аналогичными величинами, определенными классическими методами.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Абдель, Кадум Ибрахим Хуссейн, Москва

1. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. -М., изд-во МГУ, 1970. -487 с.

2. Березин П.Н., Воронин А.Д. Применение седиграфа для гранулометрического анализа почв и грунтов. Почвоведение, 1981, с.56-63.

3. Березин П.Н., Воронин А.Д. Применение вероятностных функций распределения для описания гранулометрического состава почв и грунтов. Вестник Московского университета, серия почвоведение, 1981, № 3, с.30-36.

4. Березин П.Н., Воронин А.Д., Шеин Е.В. Новый прибор для одао-временного определения потенциала влаги, ненасыщенной гидравлической проводимости и влажности почв. Вестник Московского университета, серия Почвоведение, 1983, № 3, с.33-36.

5. Бриггс Л., Лафан М. Влияние растворимых солей на капиллярное поднятие воды в почве. Почвоведение, 1909, № 1.

6. Вершинин П.В., Мельников М.К., Мичурин Б.Н., Мошков Б.С., Польнов Н.П., Чудновский А.Ф. Основы агрофизики. М.: Физ-матгиз, 1959. -903 с.

7. Витязев В.Г., Рабий А., Ключников А.Н. Влияние обменных катионов на общую, внешнюю активную поверхность некоторых глинистых минералов почв. В сб.: Особенности почвенных процессов дерново-подзолистых почв. М., 1977, с.129-138.

8. Витязев В.Г., Кауричев И.С., Рабий А. Влияние состава поглощенных катионов и анионов на удельную поверхность почв. -Почвоведение, 1980, с.34-41.

9. Витязев В.Г. Энергетика воды в почвах в зависимости от состава и строения их твердой фазы. Дис. канд. биол. наук,1. М., 1971. -129 с.

10. Водюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. М.: Высшая школа, 1973.-398 с.

11. Воронин А.Д. Характеристика активной поверхности фракции механических элементов комплекса почв светло-каштановой подзоны. Научные доклады высшей школы. Биологическая наука, 1959, Л 3, с.237-242.

12. Воронин А.Д. О характере ультрапористости фракции механических элементов комплекса почв светло-каштановой подзоны. Научные доклады высшей школы. Биологическая наука, 1963, № 3, с.189-192.

13. Воронин А.Д. Влияние поверхностных сил на термодинамический потенциал почвенной влаги. Сб. реферат, докладов. Первая годичная научная конференция, биолого-почвенный факультет. -М.: изд-во МГУ, 1964, с.286-287.

14. Воронин А.Д. Термодинамический метод исследования поведения воды в системе почва-растение. Сельскохозяйственная биология, 1966, т. 1, №4, с.538-548.

15. Воронин А.Д. О потенциале почвенной влаги. Биологические науки, 1967, Л 3, с.119-127.

16. Воронин А.Д. Термодинамические основы методов измерения потенциала почвенной влаги. Тезисы докладов Всесоюзного делегатского съезда почвоведов. Кн.1, Алма-Ата, 1970, с.102-103.

17. Воронин А.Д., Витязев В.Г. К оценке величины внешней и внутренней удельных поверхностей твердой фазы почв по изотерме десорбции паров воды. Почвоведение, 1971, № 10, с.50-57.

18. Воронин А.Д., Витязев В.Г. Характеристика энергетики водыв некоторых основных типах почв Европейской части СССР. В сб. музея землед. МГУ, вып.10, 1974, с.146-152.- 108

19. Воронин А.Д., Скалабан В.Д. Соотношение между полным капил-лярно-сорбционным и осмотическим потенциалами воды в почве. -Почвоведение, 1978, Л 2, с. 121-125.

20. Воронин А.Д. Методологические принципы и методическое значение концепции иерархии уровней структурной организации почвы. Вестник Московского университета, серия Почвоведение, 1979, £ 1, с.3-10.

21. Воронин А.Д. Новый подход к определению зависимости капил-лярно-сорбционного потенциала воды от влажности почвы. -Почвоведение, 1980, № 10, с.68-79.

22. Воронин А.Д. Структурно-энергетическая концепция гидрофизических свойств почв и ее практическое применение. Почвоведение, 1980, & 12, с.35-46.

23. Воронин А.Д. Структурно-функциональная гидрофизика почв. Дис. уч.степ.докт.биол.наук. М.: МГУ, 1981.

24. Гедройц К.К. Учение о поглотительной способности почв. -Избр. научн. труды. М., 1935, с.243-384.

25. Глобус A.M. Экспериментальная гидрофизика почв. Л.: Гидро-метеоиздат, 1969. -355 с.

26. Дерягин Б.В., Гальданский В.И., Карасев Б.В. Исследования полимолекулярной адсорбции и конденсации паров на стекле оптическим методом. ДАН СССР, т.57, J6 7, 1947.

27. Дерягин Б.В., Нерпин C.B., Чураев Н.В. Свойства и течение пленочной влаги. Тр. X Междунар. конгр. почвовед. Т.1. М., 1974, с.34-41.

28. Дерягин Б.В., Зорин З.М. Исследование поверхностей конденсации и адсорбции паров вблизи насыщения оптическим микрополяризационным методом. ШХ, т.29, 1955.

29. Долгов С.И. О связанной и капиллярной воде в почве. Почвоведение, В 9-10, 1943.

30. Долгов С.И. О формах и состояниях почвенной влаги. Почвоведение, № 7, 1946.

31. Долгов С.И. Исследование подвижности почвенной влаги иее доступности для растений. М.-Л.: изд-во АН СССР, 1948, с.75-81.

32. Железный Б.В. Равновесные пленки и углы смачивания воды на кварце. В кн.: Связанная вода в дисперсных системах. М., 1977, с.102-117.

33. Журавель П.В. О набухании почв при сорбции паров воды. -Почвоведение, № И, 1939.

34. Качинский H.A. Физика почвы. T.I. М.: Высшая школа, 1965. -323 с.

35. Качинский H.A. О влажности почвы и методах ее изучения. -М.: изд-во АН СССР, 1930.

36. Китсе Э.Я., Хансо С. О величине удельной поверхности пахотных почв Эстонской ССР. В сб. научн. тр. Эстонской с/х академии, 1975, № 100, с.30-40.

37. Коссович П.С. Водные свойства почвы. 1урн. агрономич. сб., 1904, т.5.

38. Кравков С.П. Опыты над движением в почве воды и растворов солей. Почвоведение, 1901, J6 1.

39. Лытаев И.А., Иванов А., Николаева 0. Влияние дисперсности на водоудерживающута способность некоторых почв Болгарии. В сб. тр. по агрон. физ., вып.32, 1971, с.158-168.

40. Мичурин Б.Н. Количественная зависимость всасывающего давления от содержания доступной влаги при различной удельной поверхности почв. Сб. трудов по агрон.физ.,вып.119,1969,с.51-57.

41. Мичурин Б.H., Лытаев И.А. Взаимная зависимость между содержанием влаги, всасывающим давлением и удельной поверхностью почвы. Почвоведение, № 8, 1967, с.109-119.

42. Мичурин Б.Н., Онищенко В.Г. Зависимость между всасывающим давлением и влажностью в почвах с разной поверхностью и плотностью. Сб. трудов по агрономич. физ., вып.22, 1970.

43. Мичурин Б.Н., Онищенко В.Г. Зависимость приведенного давления от содержания свободной влаги в почве. Почвоведение, № 6, 1975, с.76-86.

44. Мичурин Б.Н. Энергетика почвенной влаги. Л.: Гидрометиз-дат., 1975, с.136.

45. Морозова Н.С. Гидрофизические характеристики засоленных почв северного Прибалхашья. Тр. гос. гидрав. ин-та, № 284, 1982, с.66-77.

46. Нерпин C.B., Чудновский А.Ф. Физика почвы. М.: Наука, 1967. -583 с.

47. Нерпин C.B., Чудновский А.Ф. Энерго- и массообмен в системе растение-почва-воздух. I., 1975, с.358.

48. Онищенко В.Г. Исследование влияния удельной поверхности и плотности на равновесие и передвижение влаги в ненасыщенных почвах. Автореф.дисс.канд.с.-х.наук. Л., 1971, -22 с.

49. Онищенко В.Г., Милославский В.И. Водоудерживающая способность дерново-подзолистых почв. Сб. трудов по агрон. физ., вып.19, 1969, с.58-64.

50. Охотин В.В. Физические и механические свойства грунтов в зависимости от минералогического состава и степени дисперсности. Л.: изд-во , 1937. -126 с.

51. Пакшина С.М. Передвижение солей в почве. М.: Наука, 1980, -120 с.

52. Полынов Б.В. Определение критической глубины залегания уровня засоляющей почву грунтовой воды. Изв. сектора гидротехники и гидротехнических сооружений. М.-Л.: 1930, вып.22.

53. Роде A.A. Почвенная влага. М.: изд-во АН СССР, 1952.

54. Роде A.A. Основы учения о почвенной влаге. Л.: Гидромет-издат, т.1, 1969. -661 с.

55. Скалабан В.Д. Некоторые термодинамические свойства почвенной воды и использование их в гидромелиорации. Автореф. Дис. канд.наук. М., 1971. -24 с.

56. Сочеванов H.H. Количественная закономерность между упругостью водяного пара и количеством воды, сорбированной почвой.- Почвоведение, № 9, 1955.

57. Сперанский К.В., Крашенинников М.Н. Гигроскопическая вода в почве (подземная роса). Жур.опытн.агрон.,т.УШ, СПб,1907.

58. Стапренс В.Я. 0 капиллярной конденсации. Изд-во АН Латв.ССР, I& 10, 1955.

59. Судницын И.И. Закономерности передвижения почвенной влаги.- М.: Наука, 1964. -135 с.

60. Судницын И.И. Движение почвенной влаги и водопотребление растений. М.: изд-во МГУ, 1979. -253 с.

61. Федякин H.H. Термодинамическое равновесие насыщенного водяного пара в капиллярно-пористых телах в процессе сорбции. Автореф. Дис. М., 1966.

62. Эйриш М.В. Глино-коллоидный электролит. Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология, 1960, т.З, № 6, с.37-44.

63. Babcock K.L., Overstreet R. Thermodynamics of soil moisture. Soil Sci., 1955, v.80, p.257-263.

64. Babcock K.L., Overstreet R. The extra-thermodynamics of soil moisture. Soil Sci., 1957, v.83, p.455-464.

65. Baver L.D., Homer T.M. Water content of soil colloids. -Soil Sci., 1933, v.33, No.3.

66. Bolt G.H., Frissel. Thermodynamics of salt moisture. Netherlands Journ. Agr. Sci., 1960, v.8, p.57-78.

67. Bolt G.H., Miller R.D. Calculation of total and component potentials of water in soil. Trans. Amer. Geophs. Union, 1958, v.39, p.917-929.

68. Bolt G.H., Peck A.I., Raats P.A., Rode A.A., Vachand G., Vo-ronin A.D. Pinal report Second Committee on terminology in soil physics (CISSS,1973-1975), 1976; bull.49, Rome.

69. Botelhoda Costa J.W. A critical survey of investigations on the wilting coefficient of soils. J. Agric. Sci.,1938, 28.

70. Briggs L.I., Shantz H.L. The wilting coefficient for different plants and its indirect determination. US Depart, of Agric. Bull., 230, 1912.

71. Buckingham E. Studies on the movement of soil moisture. US Depart. Agric. Soils Bull., 38, 1907.

72. Childs E.D. The use of soil moisture characteristics in soil studies. Soil Sci., v.50, N0.4, 1940.

73. Day P.R. The moisture potential of soil. Soil Sci., 1942, v.54, p.391-400.

74. Dolui A.K., Datta B. Effect of different sodium salt on soil moisture characteristics as influenced by osmotic pressure. -J. Indian Soc. Soil Sci., 1979, v.27, N0.4, p.478-481.

75. Edlrfsen N.E., Anderson A.B. Thermodynamics of soil moisture. Hilgardia, 1943, v.15, p.31-298.

76. Fisher R.A. On the capillary forces of an ideal soil correlation of formulae given by W.B.Haines. J. Agr. Sci., 16, 1926, p.492-502.

77. Gardner W.R., Chatelain M. Thermodynamics potential and soil moisture. Soil Sci. Soc. Amer. Proc., 1946, v.11, p.100-102.

78. Harris F.S. Soil alkali, its origin, nature and treatment. New York: Whiley, 1920.

79. Hilgard K.W. Soils, theor formation, properties, composition, and relations to climate and plant growth in humid and arid regions. London: Macmillan, 1910.

80. Iwata S. On the definition of soil water potential as proposed by the ISSS in 1963. Soil Sci., 114, 1972, p.88-92.

81. Iwata S. Thermodynamics of soil water: 1. The energy concept of soil water. Soil Sci., 113, 1972, p.162-166.

82. Iwata S. Thermodynamics of soil water: 2. The internal energy and entropy of soil water. Soil Sci., 113, 1972, p.313-316.

83. Iwata S. Thermodynamics of soil water: 3. The distribution of cations in a solution in contact with a charged surface of clay. Soil Sci., 117, 1974, p.87-93.

84. Iwata S. Thermodynamics of soil water: 4. Chemical potential of soil water. Soil Sci., 117, 1974, p.135-139.

85. Kelley W.P. Cation exchange in soil. New York: Reinold, 1948.

86. Kivisaari Simo. Influence of texture on some soil moisture constants. Suomen maataloustieteell seuran IVIiK, 1971, No.123, p.217-222.

87. Kohnke H. Soil physics. New York, 1968, p.224

88. Low P.P. Porce fields and chemical equilibrium in heterogenous systems with special reference to soil. Soil Sei., 71, 1951, p.409-419.

89. Low P.P., Denning T.M. Movement and equilibrium of water in heterogenous systems with special reference to soil. Soil Sei., 1953, v.75, p.187-202.

90. Letey T., Kemper W.D., Noonan L. The effect of osmotic pressure gradients on water movement in unsaturated soil. Soil sei. Amer. proc., 1969, v.33, No.1.

91. Orchiston H.D. Adsorption of water vapour: 1. Soils at 25°C.- Soil Sei., 1953, v.76, p.453-465.

92. Orchiston H.D. Adsorption of water vapour: 2. Clays at 25°C.- Soil Sei., 1954, v.78, p.463-480.

93. Orchiston H.D. Adsorption of water vapour: 6. Ca soils at 25°C, Soil Sei., 1959, v.87, p.350-353.

94. Orchiston H.D. Adsorption of water vapour. Soil Sei., 1955, v.79, p.71.78.

95. Orchiston H.D. Adsorption of water vapour. Soil Sei., 1955, v.87.

96. Parlange J.J. Movement of salt and water in relatively dry soils. Soil Sei., 1973, v.116, N0.4.

97. Puri A.N., Crowther E.M.,Keen B.A. The relation between the vapour pressure and water content of soil. J. Agr. Sei., 1925, V.15L.

98. Puri A.N., Keen B.A. 1925. The dispersion of soil in water under various conditions. J. Agr. Sei., 1925, V.15L.

99. Puri A.N. A critical study of the hydroscopic coefficient of soil. J. Agr. Sei., 1925, v.15.

100. Richards L.A., Weaver L.R. Moisture retention by some irrigated soils as related to soil moisture tention. J. Agric. Res. 69(6), 1944, v.69, No.6.

101. Russel E.W. Soil moisture curves for Iowa soils. Soil Sci. Proc., 1940, 4.

102. Schofield R.K. The PF of the water in soil. Trans. 3-d Int. Congr. Soil Sci., 1935, 11.

103. Schofield R.K. Pore size distribution as revealed by the dependence of sution on moisture content. Trans. 1-st Com. ISSS. 1938.

104. Scotter D.R. Salt and water movement in relatively dry soil. Austral. J. Soil Res., 1974, v.12, No.1.

105. Scotter D.R. Factors influencing salt and water movement near crystalline salts in relatively dry soil. Austral. J. Soil Res., 1974, v.12, No.2.

106. Scotter D.R., Raats P.A.C. Movement of salt and water near crystalline salt in relatively dry soil. Soil Sci., 1970, v.109, N0.3.

107. Shainberg T., Kemper W.D. Hydration status of adsorbed cations. Soil Sci. Soc. Amer. Proc., 1966, v.30, N0.6.

108. Shereshefsky J.L. Study of vapour pressures in small capillaries. J. Am. Chem. Soc., 1928, v.50.

109. Sudo S. Fundamental aspects of soil structure. Bull. Not. Inst. Agric. C. Sci., 1962, 12, p.256-301.

110. Takagi S. Criticism of a viewpoint or! thermodynamics and soil moisture. Soil Sci., 1954, v.77, p.303-312.

111. Taylor S.A. The activity of water in soil. Soil Sci., 1958, 86, p.83-88.

112. Tensen C.R. Decreases in osmotic potential in soil water during desiccation. Acta agr. scand., 1979, 29, N0.4, p.374-378.

113. Thomas M.D. Aqueus vapor pressure of soil. Soil Sci., 1921, v.11 B.

114. Thomas M.D. Aqueous vapor pressure of soil. Soil Sci., 1924, v.17 B.

115. Thomas M.D. Aqueous vapor pressure of soil. Soil Sci., 1928, v.25 B.

116. Tshapek M. Concerning the forces of water retention by soil. Trans, of 7-th Intern. Congr. of Soil Sci., 1966, v.1, p. 138146.

117. Voronin A.D. The energy state of soil moisture as related to soil fabric. Goederma, 1974, No.12, p.183-189.

118. Waldorn L.J., McMurdie J.L., Vomosil J.A. Water retention by capillary forces in ideal soils. Soil Sci. Soc. Am. Proc., 1961, 25, p.265-267.

119. Wilcox J.C., Spilsbury R.H. Some relationships between moisture measurements and mechanical analysis. Sci. Agric., 1941, v.21, N0.8.

120. Wilkinson G.B., Klute A. The temperature effect of the equilibrium energy status of water by porous media. Soil Sci. Soc. Amer. Proc., 1962, v.26, p.326-329.