Войти
Поровое пространство почвы содержит жидкость и газ фазы почвы, т. Е. Все, кроме твердой фазы, которая содержит в основном минералы различных размеров, а также органические соединения.
Для понимания пористость лучше серия уравнений была использована для выражения количественных взаимодействий между тремя фазами почвы.
Макропоры или трещины играют важную роль в скорости инфильтрации во многих почвах, а также в предпочтительных режимах 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 (ризосфера ) и микроорганизмов.
насыпная плотность почвы во многом зависит от минерального состава почвы и степени уплотнения. Плотность кварца составляет около 2,65 г / см, но объемная плотность почвы может быть меньше половины этой плотности.
Большинство почв имеют объемную плотность от 1,0 до 1,6 г / см, но органические почвы и некоторые рыхлые глины могут иметь объемную плотность значительно ниже 1 г / см.
Образцы керна отбираются путем забивания металлического керна в землю на желаемой глубине и горизонте почвы. Затем образцы сушат в печи и взвешивают.
Объемная плотность = (масса сухого грунта в печи) / объем
Объемная плотность грунта обратно связана с пористостью того же почва. Чем больше в почве порового пространства, тем ниже значение объемной плотности.
Пористость - это мера общего порового пространства в почве. Это измеряется как объем или процентов. Величина пористости в почве зависит от минералов, составляющих почву, и количества сортировки, которое происходит в структуре почвы. Например, песчаный грунт будет иметь большую пористость, чем илистый песок, потому что ил заполнит промежутки между частицами песка.
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 sat, описывает движение воды через насыщенную среду. 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.
Инфильтрация - это процесс, при котором вода с поверхности земли попадает в почву. Вода поступает в почву через поры под действием сил силы тяжести и капиллярного действия. Самые большие трещины и поры представляют собой отличный резервуар для первоначального смыва воды. Это позволяет быстро проникнуть в. Меньшие поры заполняются дольше и зависят от капиллярных сил и силы тяжести. Поры меньшего размера имеют более медленную инфильтрацию, поскольку почва становится более насыщенной {{dn | date = февраль 2020 г.).
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 используется классификация размеров пор Брюера (1964):
Поры, которые слишком велики, чтобы иметь какую-либо значительную капиллярную силу. Если этому не препятствовать, вода будет стекать из этих пор, и они обычно заполнены воздухом при полевой емкости. Макропоры могут быть вызваны растрескиванием, разделением педалей и агрегатов, а также корнями растений и зоологическими исследованиями. Размер>75 мкм.
Самые большие поры, заполненные 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 становилась ограничивающей растения. Свойства мезопор хорошо изучены почвоведами из-за их влияния на сельское хозяйство и орошение. Размер 30–75 мкм.
Это «поры, которые настолько малы, что вода в этих порах считается неподвижной, но доступной для экстракции растений». Поскольку в этих порах мало движения воды, движение растворенного вещества происходит в основном за счет процесса диффузии. Размер 5–30 мкм.
Эти поры подходят для обитания микроорганизмов. Их распределение определяется структурой почвы и органическим веществом почвы, и на них не сильно влияет уплотнение. Размер 0,1–5 мкм.
Слишком маленькие поры чтобы проникнуть в него 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. Размер <0.1 μm.
Базовое моделирование трещин предпринималось в течение многих лет путем простых наблюдений и измерений размера, распределения, непрерывности 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. Полукруг перемещался по чередующимся сторонам струны. Трещины внутри полукруга измеряли по ширине, длине и глубине с помощью линейки. Распределение трещин рассчитывалось с использованием принципа иглы Бюффона.
. Этот метод основан на том факте, что размеры трещин имеют диапазон различных потенциалов воды. При нулевом водном потенциале на поверхности почвы получают оценку насыщенной гидравлической проводимости, при этом все поры заполнены водой. По мере того, как потенциал уменьшается, дренируют все более крупные трещины. Измеряя гидравлическую проводимость в диапазоне отрицательных потенциалов, можно определить. Хотя это не физическая модель трещин, она дает представление о размерах пор в почве.
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 не является случайным, а имеет ряд слабых мест.
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.
Используя бесконечное удельное сопротивление воздуха, можно нанести на карту воздушные пространства внутри почвы. Специально разработанный измеритель удельного сопротивления улучшил контакт измерителя с почвой и, следовательно, площадь считывания. Эту технологию можно использовать для создания изображений, которые можно анализировать на предмет свойств растрескивания.
