Истинный удельный вес (плотность) — вес единицы объема абсолютно сухого торфа, отнесенный к весу такого же объема воды.
Он близок для торфа низинного и верхового типа и зависит от зольности и степени разложения. С зольностью торфа истинный удельный вес находится в прямом отношении, со степенью разложения — в обратном. Так, удельный вес верхового торфа при степени разложения от 5 до 60% и зольности 4% изменяется от 1,59 до 1,41, удельный вес низинного нормально зольного торфа соответственно при степени разложения от 10 до 60% и зольности 12% — от 1,60 до 1,43 (по С. А. Сидякину).
Однако для торфяных почв низинных болот повышенной зольности некоторые исследователи отмечают возрастание удельного веса при их окультуривании. Они связывают это с изменениями физико-химических свойств окультуренных торфяных почв (повышение зольности, необратимая коагуляция органических коллоидов и др.).
Объемный вес — вес единицы объема пористого торфа. Он зависит от вида торфа, степени его разложения, зольности и влажности.
В среднем можно принять вес 1 см3 воздушносухой массы торфа равным: слабо разложившегося верхового — 0,08—0,09 г, хорошо разложившегося, того же типа — 0,12—0,13, средне разложившегося переходного торфа при зольности до 8% — 0,16—0,19 и хорошо разложившегося низинного торфа при зольности до 12% — 0,22—0,26 г. В процессе окультуривания объемный вес торфяных почв повышается.
Пористость (скважность) торфа — отношение общего объема пор к объему торфа. Верховой и низинный торф при малых степенях разложения имеет большое количество пустот между растительными волокнами и в самих растительных остатках; пористость их достигает 70—80%. При высокой разложенности пористость торфа невелика. Растительные остатки в них потеряли свою клеточную структуру и превратились в аморфное органическое вещество, способное значительно уплотняться.
Пористость зависит не только от степени разложения торфа, но и от характера слагающих его растительных остатков.
В условиях естественного залегания поры торфа заполнены водой и воздухом, в связи с чем влажность торфа и его аэрация находятся в обратных отношениях. От количества пор в торфе зависят его влагоемкость, воздухоносность, теплопроводность и объемный вес.
При высоком содержании коллоидных веществ торф при высушивании довольно сильно сокращается в объеме, при увлажнении — увеличивается. Изменение объема тем больше, чем сильнее разложился торф, чем богаче он коллоидами и чем равномернее распределены они в нем.
Так, слабо разложившийся торф отри высушивании сокращается в объеме приблизительно в 1,5—2 раза, хорошо разложившийся — в 4—6 раз.
Если торф высушить, то он приобретает свойство трудной смачиваемости, то есть утрачивает способность легко впитывать в себя влагу. Пересушенный торф может долго плавать в воде, совершенно не увлажняясь. Объясняется это тем, что на поверхности мельчайших частиц торфа образуются уплотненные воздушные оболочки, препятствующие смачиванию их водой.
При осушении торфяных почв порозность верхних горизонтов залежей уменьшается и происходит усадка торфа (уменьшение мощности торфяной залежи), особенно сильная в первые годы после осушения. Однако усадка торфа может происходить не только за счет уменьшения порозности, но и за счет разложения органического вещества торфа.
В длительно окультуриваемых торфяных почвах при правильном регулировании водного режима общая порозность по сезонам меняется мало и изменение ее в верхних горизонтах связано главным образом с характером обработки и воздействием возделываемой культуры.
Теплоемкость торфа определяется количеством тепла, которое необходимо для того, чтобы повысить температуру единицы объема торфяной массы на 1°.
В среднем теплоемкость весовой единицы абсолютно сухого хорошо разложившегося торфа принимается равной 0,47 малой калории.
Теплоемкость торфа возрастает с увеличением его влажности. Торф, насыщенный водой, поглощает тепло примерно в 8—10 раз больше, чем сухой. Сырые торфяные почвы считаются холодными, так как требуют для нагревания большого количества тепла. Кроме того, нужно учитывать и то количество тепла, которое тратится на усиленное испарение.
На поглощение тепла большое влияние оказывают также цвет почвы, удельная поверхность и наклон поверхности к падающим лучам солнца (экспозиция). Черный цвет и шероховатость поверхности торфяных почв увеличивают поглощение тепловых лучей.
Теплопроводность, так же как и теплоемкость, сильно зависит от степени увлажнения торфа. По данным С. Н. Тюремнова, теплопроводность торфа при влажности 68—93% возрастает с повышением влажности и степени разложения с 0,3 до 1. По мере подсыхания торфа, особенно слабо разложившегося, теплопроводность его резко падает. На этом свойстве основано употребление сухого рыхлого торфа или спрессованных плит в качестве изоляционного материала.
Плохой теплопроводностью торфяных почв, с одной стороны, и сильным излучением тепла с поверхности в ночное время, с другой, объясняются частые ночные заморозки на освоенных болотах (ранней осенью, а иногда и летом). Большие потери тепла путем излучения с поверхности не возмещаются притоком тепла из нижележащих слоев вследствие плохой теплопроводности торфа. В результате торфяные почвы переохлаждаются, температура. их падает ниже нуля.
На освоенных болотах нередко бывают заморозки и в результате притока и застоя в низинах волн холодного воздуха.
Неблагоприятными тепловыми свойствами торфяных почв объясняются резкие колебания в течение суток температуры почвы и припочвенного слоя воздуха, которые отрицательно сказываются на развитии некоторых культур.
Влагоемкость торфа зависит от ботанического состава, степени разложения, зольности, способности к набуханию и некоторых других свойств.
При полном насыщении всех пор торфа водой говорят о полной или максимальной его влагоемкости. Она вычисляется делением величины общей скважности, выраженной в процентах от объема, на объемный вес торфа.
Различают еще влагоемкость капиллярную, когда торфяная почва находится в состоянии полного капиллярного насыщения, и влагоемкость полевую или наименьшую, измеряемую предельным количеством воды, которое почва в состоянии удержать при насыщении ее сверху, например, после сильного дождя или снеготаяния (грунтовые воды при этом должны залегать на такой глубине, чтобы не было капиллярного притока влаги снизу).
Особенно высокой влагоемкостью обладает слабо разложившийся сфагновый торф, который может удерживать воды в 15—20 раз больше своего абсолютно сухого веса.
Влагоемкость низинного и переходного нормально зольного торфа средней и хорошей степени разложения колеблется от 300 до 900%, то есть он может удерживать воды в 3—9 раз больше своего веса в сухом состоянии.
Многими исследователями установлено понижение полной влагоемкости торфяных почв при их осушении и окультуривании. Это прямое следствие разложения органического вещества торфа, его уплотнения в связи с усадкой, повышения зольности почвы и некоторых других изменений.
Капиллярно подвешенная вода в верхних слоях торфяных почв, определяемая величиной наименьшей влагоемкости, влияет на плодородие почв, способствует снабжению культурных растений влагой в засушливые периоды и препятствует вымыванию питательных веществ из корнеобитаемых горизонтов.
Гигроскопичность — способность торфа впитывать влагу из воздуха; поглощенная таким образом влага называется гигроскопической.
Гигроскопичность зависит от вида и степени разложения торфа, а также от влажности воздуха.
Максимальная гигроскопичность торфа или почвы определяется количеством воды, которую они могут поглотить из воздуха, насыщенного водяными парами, при пересчете на абсолютно сухую массу.
Максимальная гигроскопичность различных почв в зависимости от их механического состава, содержания перегноя и некоторых других свойств может быть представлена примерно в следующем виде (в % к абсолютно сухой массе): песчаная почва — 0,5—1, супесь —1 —1,5, легкий суглинок — 1,5—2, средний суглинок — 2—6, тяжелый суглинок и глина — 6—10 и выше, чернозем — 6—12, низинный средне и хорошо разложившийся торф — 90—100 и выше.
Максимальная гигроскопичность торфяных почв, определенная по методу В. А. Францессона, на Минской болотной опытной станции колебалась на разных участках в зависимости от зольности торфа в пределах 80,8—111,2% от веса абсолютно сухой почвы.
Капиллярность — способность торфа проводить воду по сети мельчайших ходов или капилляров — оказывает большое влияние на содержание и распределение воды в торфе.
Высота капиллярного поднятия влаги в различных почвах различна и зависит прежде всего от величины капилляров: чем они тоньше, тем выше может подниматься вода. В хорошо разложившемся торфе капилляры очень мелкие (вследствие набухания органических коллоидов), а потому вода поднимается по ним очень высоко, но медленно.
Так, по данным Новгородской болотной опытной станции, за 40 дней вода поднялась по капиллярам: в суглинистой почве — на 51 см, в низинном средне разложившемся торфе — на 15 см, в переходном торфе той же степени разложения — на 5 см.
В слабо разложившемся торфе капиллярный подъем воды еще меньше. По данным В. В. Романова, в сфагновом очесе (слабо разложившемся сфагновом торфе) он не превышает 3 см.
Водопроницаемость, так же как и капиллярность, зависит от ботанического состава, степени разложения, насыщенности водой и коллоидных свойств торфа. Слабо разложившиеся сфагновые и другие виды торфа довольно водопроницаемы, гумифицированный и плотно слежавшийся сфагновый торф водонепроницаем (как тяжелая глина). Низинный и переходный торф, богатый погребенной древесиной, хорошо пропускает воду. В общем водопроницаемость большинства хорошо разложившихся торфов ничтожна.
Осоковый и сфагновый мало разложившийся торф пропускает воду, как песчано-глинистый грунт; средне разложившийся по водопроницаемости приближается к среднему или даже тяжелому суглинку.
Испарение в основном зависит от влажности и влагоемкости поверхностных слоев торфяной залежи, их температуры, величины удельной поверхности испарения и капиллярности. Испарение возрастает с увеличением каждого из перечисленных факторов. Наряду с этим относительная влажность воздуха и характер растительного покрова оказывают сильное влияние на испарение влаги с поверхности торфяной залежи.
Изучение испарения с поверхности неосушенных, осушенных, но неосвоенных и, наконец, осушенных неосвоенных болот в условиях Белорусской ССР показало (В. Ф. Шебеко), что во влажные годы за период апрель—сентябрь суммарное испарение с поверхности осушенного и освоенного болота было на 30% выше, чем с поверхности неосушенного болота; в сухие годы (выпадение осадков 0,7 нормы) не наблюдалось почти никакой разницы в величине испарения в том и другом случае. На осушенном и неосвоенном болоте во все годы наблюдений (1953—1956) испарение было меньше, чем на неосушенном и освоенном болоте.
Влажностью завядания или критической называют влажность почвы, соответствующую указанным ниже пределам. Исследованиями установлено, что на-минеральных окультуренных почвах растения могут усваивать лишь влагу, превышающую в 1,5—2,5 раза максимальную их гигроскопичность. По расчетам И. Н. Скрынниковой, влажность завядания торфяных почв колеблется от 16 до 35% объема, на минеральных же почвах она не превышает 20—22%.
Вопрос о влажности завядания для торфяных почв изучен недостаточно. Но все же на основании специальных исследований многих авторов в настоящее время для нормально зольного низинного торфа она принимается в пределах 30—40% полной влагоемкости.
При общей скважности торфа 80—90% влажность завядания (35% полной влагоемкости) соответствует влажности торфа при пересчете на сырую массу 47— 66%, а при пересчете на абсолютно сухую — 88—197% (Н. Ф. Лебедевич).
По данным Б. Д. Оношко, влажность завядания торфяной почвы низинного болота Михневского болотного опорного пункта (Московская область) составляла 37,2% полной влагоемкости; в опытах Н. Ф. Лебедевича и С. П. Гаркавого для низинных торфов Белорусской ССР она колебалась в пределах 30—35%, а в исследованиях Н. И. Середы на торфяных почвах поймы реки Супой (Украинская ССР) — в пределах 37—44,5% (в среднем 40%).
В специальных лабораторных опытах для торфяных почв Минской болотной опытной станции (применялся метод проростков) получены величины влажности завядания растений ячменя 100,7—116% на абсолютно сухую навеску торфа. Они были весьма близки к соответствующим величинам максимальной гигроскопичности тех же почв, определенных методом В. А. Францессона (путем подсушивания влажных почвенных образцов в эксикаторе над 10%-ной серной кислотой).
Как видно из приведенных данных, процент недоступной и малодоступной влаги в торфах и торфяных почвах очень высокий, с чем необходимо считаться при осушении и освоении болот.