A pórustér a talaj tartalmaz a folyékony és gáz fázisok a talaj , azaz, mindent, kivéve a szilárd fázis , amely főként olyan ásványi anyagokat tartalmaz különböző méretű, valamint a szerves vegyületek .
A porozitás jobb megértése érdekében egy sor egyenletet használtunk a talaj három fázisa közötti kvantitatív kölcsönhatások kifejezésére .
A makropóráknak vagy töréseknek nagy szerepe van a beszivárgás sebességében sok talajban, valamint a preferenciális áramlási mintákban, a hidraulikus vezetőképességben és az evapotranszspirációban. A repedések a gázcserében is nagyon befolyásolják, befolyásolják a talajban történő légzést. A repedésmodellezés tehát segít megérteni, hogyan működnek ezek a folyamatok, és milyen hatásai lehetnek a talajrepedés változásainak, például a tömörítésnek ezekre a folyamatokra.
A talaj pórustérében megtalálhatók a növények ( rizoszféra ) és a mikroorganizmusok élőhelyei .
A talaj térfogatsűrűsége nagymértékben függ a talaj ásványi összetételétől és a talaj tömörödésének mértékétől . A kvarc sűrűsége körülbelül 2,65 g / cm 3, de a talaj térfogatsűrűsége ennek a sűrűségnek a fele alatt lehet.
A legtöbb talaj térfogatsűrűsége 1,0 és 1,6 g / cm 3 között van, de a szerves talajok és néhány törékeny agyag térfogatsűrűsége jóval 1 g / cm 3 alatt lehet .
A magmintákat úgy vesszük, hogy egy fémmagot a földbe vezetünk a kívánt mélységig és a talaj horizontjáig . A mintákat ezután kemencében szárítják és lemérik.
Térfogatsűrűség = (kemencében szárított talaj tömege) / térfogat.
A talaj térfogatsűrűsége fordítottan arányos ugyanazon talaj porozitásával . Minél több pórustér van egy talajban, annál alacsonyabb az űrtartalom értéke.
vagy
A porozitás a talaj teljes pórustérének a mértéke. Ezt térfogatban vagy százalékban mérik . Az összeg a porozitás a talaj függ ásványok teszik ki a talaj és az összeget a válogatás fordul elő, hogy a szerkezet a talaj . Például a homokos talaj porozitása nagyobb, mint a vályogos homoké, mert az iszap kitölti a homokszemcsék közötti tereket.
A hidraulikus vezetőképesség (K) a talaj olyan tulajdonsága, amely leírja, hogy a víz milyen könnyedén mozoghat a pórustérekben. Ez az anyag permeabilitásától (pórusok, tömörítés) és a telítettség mértékétől függ. A telített hidraulikus vezetőképesség, K sat , leírja a víz mozgását telített közegeken keresztül. Ahol a hidraulikai vezetőképesség bármilyen állapotban mérhető. Sokféle berendezéssel megbecsülhető. A hidraulikai vezetőképesség kiszámításához Darcy törvényét alkalmazzák. A törvény manipulálása a talaj és az alkalmazott eszköz telítettségétől függ.
A beszivárgás az a folyamat, amelynek során a talaj felszínén lévő víz a talajba jut. A víz a pórusokon keresztül a gravitációs erők és a kapilláris hatás révén jut be a talajba . A nagyobb repedések és pórusok kiváló tartályt biztosítanak a kezdeti vízöblítéshez. Ez lehetővé teszi a gyors beszivárgást . A kisebb pórusok kitöltése hosszabb ideig tart, és függ a kapillaritástól és a gravitációtól. A kisebb pórusok lassabban beszivárognak, mivel a talaj telítettebbé válik .
A pórus nem egyszerűen üreg a talaj szilárd szerkezetében. A pórusméret különböző kategóriáinak eltérő jellemzői vannak, és az egyes típusok számától és gyakoriságától függően különböző tulajdonságokkal járulnak hozzá a talajhoz. Brewer (1964) általánosan használt pórusméret-osztályozás:
A pórusok túl nagyok ahhoz, hogy jelentős kapilláris erővel rendelkezzenek. Ha nincs elzárva, a víz lefolyik ezekből a pórusokból, és rendszerint levegővel vannak kitöltve a terepi kapacitásig . A makropórákat a repedés, a lábak és az aggregátumok megosztása , valamint a növényi gyökerek és az állattani kutatások okozhatják . Méret> 75 μm.
Nagyobb vízzel töltött pórusok a terepi kapacitásig . Tárolási pórusokként is ismert, a növények számára hasznos víz tárolásának képessége miatt. Nincsenek túl erős kapilláris erők, hogy a víz ne váljon korlátozóvá a növények számára. A mezopórusok tulajdonságait a talajkutatók széles körben tanulmányozzák a mezőgazdaságra és az öntözésre gyakorolt hatásuk miatt .
Ezek "elég kicsi pórusok ahhoz, hogy a pórusok belsejében lévő víz mozdulatlannak minősüljön, de növények számára kinyerhető." Mivel ezekben a pórusokban kevés a víz mozgása, az oldott anyag mozgása elsősorban a diffúzió folyamatán keresztül történik. Mérete 5–30 μm.
Ezek a pórusok alkalmas élőhelyek a mikroorganizmusok számára. Eloszlásukat a talaj textúrája és a talaj szerves anyagai határozzák meg, és a tömörítés nem befolyásolja őket nagyban. Mérete 0,1–5 μm.
A pórusok túl kicsik ahhoz, hogy a legtöbb mikroorganizmus behatoljon hozzájuk. Az ezekben a pórusokban lévő szerves anyagok tehát védettek a mikrobiális bomlástól. Vízzel vannak feltöltve, kivéve, ha a talaj nagyon száraz, de ebből a vízből kevés jut a növények rendelkezésére, és a víz mozgása nagyon lassú. Méret <0,1 μm.
A repedések alapmodellezését hosszú évek óta végezzük a repedések méretének, eloszlásának, folytonosságának és mélységének egyszerű megfigyelésével és mérésével. Ezek a megfigyelések vagy felületi megfigyelések voltak, vagy gödrök profiljain végeztek. A repedésminták kézi nyomon követése és mérése a modern technológia fejlődése előtt alkalmazott módszer. Egy másik terepi módszer a húr és a félhuzal huzal használata volt. A félkört egy kötélvonal váltakozó oldala mentén mozgatták. A félkör repedéseit vonalzóval mértük meg szélességében, hosszában és mélységében. A repedések eloszlását a Buffon tű elvével számoltuk .
Ez a módszer azon a tényen alapul, hogy a repedésméreteknek számos vízpotenciálja van. A talaj felszínén nulla vízpotenciál esetén a telített hidraulikai vezetőképesség becslése minden pórus vízzel megtelt. A potenciál csökkenésével nagyobb repedések folynak. A hidraulikus vezetőképesség negatív potenciál tartományban történő mérésével meghatározható a pórusméret-eloszlás. Noha ez nem repedések fizikai modellje, mégis jelzi a talaj pórusainak méretét.
Horgan és Young (2000) számítógépes modellt készített a felületi repedések kialakulásának kétdimenziós előrejelzésének létrehozására. Azt használta, hogy ha a repedések bizonyos távolságra vannak egymástól, akkor vonzódnak egymáshoz. A repedések hajlamosak elfordulni egy adott szögtartományon keresztül, és egy szakaszban a felületi aggregátum eléri azt a méretet, amely nem reped meg újra. Ezek gyakran jellemzőek a talajra, ezért a terepen mérhetők és felhasználhatók a modellben. A repedés kiindulópontjait azonban nem tudta megjósolni, és bár véletlenszerű a repedésminta kialakulásában, a talajrepedés sok szempontból gyakran nem véletlenszerű, hanem a gyengeségek sorait követi.
Nagy alapmintát gyűjtünk. Ezt azután araldittel és fluoreszcens gyantával impregnálják . Ezután a magot egy csiszolószerszám segítségével nagyon fokozatosan (~ 1 mm / óra) vágják, és minden időközönként a mag felületét pásztázzák. A képeket ezután egy számítógépbe töltik, ahol elemezhetők. Ezután a talaj repedésein mélység, folytonosság, terület és számos más mérés végezhető.
A levegő végtelen ellenállásának felhasználásával a talajban lévő légterek feltérképezhetők. Egy speciálisan tervezett "ellenállásmérő" javította a mérő-test érintkezést és ezáltal az olvasási területet. Ezzel a technológiával olyan képeket lehet előállítani, amelyek elemezhetők számos repedési tulajdonság szempontjából.