Проблемы окружающей среды

Изменение физических характеристик почв под влиянием антропогенного фактора

Осушительная мелиорация и освоение неоднозначно влияют на структурное состояние поверхностных горизонтов: на макро уровне (почвенные макроагрегаты) преобладают процессы дезагрегации, на уровне микроагрегатов - процессы агрегации почвенной массы. В пахотном горизонте резко падает число водопрочных агрегатов, снижаются пределы прочности, но при этом снижаются тиксотропные свойства горизонта. В элювиально-глеевом горизонте также падает число водопрочных макроагрегатов, однако, на микро уровне происходит некоторое улучшение структуры: увеличивается как удельная мощность разрушения структуры, так и пределы прочности структуры.

Внесение лигнинно-пометного компоста приводит к улучшению структурно-механических свойств пахотного горизонта исследуемых почв: по сравнению с контролем повышается уровень микроагрегации вещества, реологические кривые характеризуются дилатансией, что связано с увеличением водопрочности структуры горизонта.

В подтверждение вышесказанного об изменении подхода к рассмотрению видов антропогенного воздействия можно привести также доклад Тихонравовой П.И.(Почвенный институт им,В.В.Докучаева, Москва, 1996) о антропогенном влиянии на процессы теплообмена в дерново-подзолистых суглинистых почвах.

Процесс теплообмена в почве определяется в первую очередь ее теплофизическими свойствами: теплоемкостью, тепло - и температуропроводностью.

Освоение и интенсивное сельскохозяйственное использование дерново-подзолистых почв, проведение агротехнических мероприятий приводит к изменению всего комплекса теплофизических показателей.

При распашке целинных (под лесом) и освоении дерново-подзолистых почв в пахотном горизонте наблюдается рост теплофизических показателей, что определяется уменьшением содержания гумуса в результате вовлечения в этот слой rop.A1, А1А2, А2, уплотнением и снижением общей пористости. Меняется характер изменения теплофизических показателей верхнего слоя 0-30 см в процессе увлажнения. Температуропроводность пахотного слоя освоенной почвы в процессе увлажнения возрастает более интенсивно, чем целинной, интенсивность роста величины теплопроводности имеет иной характер - в целинной почве она выражена более четко, чем в освоенной. Характер изменения объемной теплоемкости в процессе увлажнения этих почв практически не меняется. Так, при влажности 23% от объема температуропроводность слоя почвы 0-30 см под лесом составляет 129% от значения этого показателя для абсолютно сухой почвы и 138% соответственно для освоенной.

При окультуривании освоенных почв, по мере увеличения в пахотном горизонте содержания гумуса, общей пористости, уменьшения плотности сложения происходит изменение теплофизических показателей в сторону их снижения. Тепло - и температуропроводность пахотного горизонта высоко окультуренной (гумуса около 4,5 %, плотность 1,07-1,10 г/см3) почвы при оптимальном увлажнении в 1,8 раза ниже освоенной (по сравнению с гор. А1 целинной только в 1,3 раза).

Глубокое (на 50-60 см) рыхление подпахотных горизонтов дерново-подзолистых почв способствует снижению теплопроводности в зоне рыхления в среднем в 1,5 раз, температуропроводности - в 1,3 раза, объемной теплоемкости - в 1,1 раз по сравнению с контролем.

Почвоведение (равно как и биология) является наукой имеющей дело со множеством частных случаев в каждом из которых необходим свой индивидуальный подход. Но, разумеется, почвоведение, как и другие науки, не может существовать без своих парадигм и моделей, которые вносят упорядоченность и возможность систематизации в различные частные, порой непонятные случаи. На VIII Всесоюзном съезде почвоведов (Новосибирск 1989) большое внимание уделялось и моделированию антропогенных нагрузок. Рассмотрим модель уплотнения почвы под действием внешних нагрузок, предложенную С.В.Нерпиным, Б.С.Нерпиным, О.В.Романовым (Агрофизический институт, г. Ленинград, 1989).

Рассматривая деформационные свойства почвы целесообразно выделить иерархические уровни, различающиеся по характеру внутренних и внешних связей: макроуровень, к которому относится вся область распространения напряжений, возникающих при действии внешних нагрузок; уровень почвенных агрегатов; уровень коллоидных и других почвенных частиц. Дискретность и иерархичность почвенной структуры определяют трансформацию напряженного состояния при переходе от верхних к нижним уровням структуры. Например, при нулевом значении девиатора напряжений на макроуровне он не равен нулю на следующих уровнях, что и определяет возможность пластического изменения формы почвенных агрегатов. Закономерности, определяющие кинетику деформаций на каждом уровне, выступают затем в обобщенном виде в качестве закономерностей, определяющих равновесие и кинетику на следующем, более высоком уровне. Так закономерности относительного смещения отдельных коллоидных частиц под действием совокупности внешних сил и внутренних поверхностных сил трансформируются в закономерности деформации почвенных агрегатов; затем последние - в закономерности деформации почвы как "сплошной" среды на макроскопическом уровне. Деформационные свойства почвы существенно зависят от содержания в ней влаги; усадка и набухание почвы меняет прочностные и деформационные её характеристики на всех иерархических уровнях; содержание влаги определяет и фильтрационное сопротивление уплотнению особенно при заполнении макропор, когда возможность "внутреннего" стока жидкости отсутствует. Развитие к настоящему времени теории поверхностных сил в коллоидных системах, почвенная гидромеханика и макроскопическая теория деформаций вязко-упругопластических тел позволяют перейти от измененных общих концепций к построению фундаментальных и прикладных математических моделей уплотнения почв под действием движителей сельскохозяйственной техники. Перейти на страницу: 1 2 3 4 5

Интересное по теме

Психологическая проблема в области экологии В условиях перехода к рыночной экономике все больше юристов в нашей стране сталкиваются с рядом проблем экологического характера. На протяжении многих лет в период строительства социализма и коммунизма взаимодействие советского общества с ...

Лазовский заповедник Береговая линия Сихотэ-Алиня, почти на всём протяжении простая, слабоизрезанная, на юге Приморского края усложняется. Контур южной оконечности горной страны выглядит на карте как бы зазубренными. К морю здесь выходят широкие продольны ...