§ 1. Плотность и порозность почвы
Почва является гетерогенной многофазной дисперсной системой, состоящей из трёх фаз:
твёрдой, жидкой и газообразной.
Обозначим объём почвы как `V_t`, тогда `V_s`, `V_w` и `V_(air)` — это объёмы твёрдой,
жидкой и газообразной фаз соответственно. Массы этих фаз обозначим как `m_s`, `m_w` и `m_(air)`.
1
Плотность твёрдой фазы почвы — это отношение массы твёрдой фазы почвы к объёму
твёрдой фазы:
1
`rho_s = (m_s)/(V_s) [tt «г» / tt «см»^3]`
1
Плотность твёрдой фазы почвы также может обозначаться как `d` и может называться
собственно плотностью почвы, удельным весом твёрдой фазы.
2
Плотность почвы — это отношение массы твёрдой фазы почвы к общему объёму почвы:
1
`rho_b = (m_s)/(V_t) [tt «г» / tt «см»^3]`
1
Плотность почвы также может называться плотностью сложения, объёмной плотностью, объёмной
массой,
объёмным весом или удельным весом скелета почвы. Может обозначаться как `d_v`.
2
Плотность почвы это масса единицы объёма абсолютно сухой почвы в её естественном, ненарушенном
состоянии.
Плотность почвы является одним из основных, фундаментальных свойств почвы. Плотность почвы не
является
постоянной, а зависит от влажности почвы (в большей мере — для суглинистых и глинистых почв, в
меньшей —
для песчаных).
1
Плотность естественной почвы никогда не может превышать 2 г/см3.
Минимальные значения минеральных почв редко бывают ниже 0.8 г/см3,
хотя плотность торфяных почв, торфов может снижаться и до 0.1 г/см3.
1
1
| Класс по гранулометрическому составу | Плотность почвы [г/см3] |
|---|---|
| Песок рыхлый2 | 1.65 (1.5–1.75) |
| Песок связный2 | 1.6 (1.5–1.7) |
| Супесь | 1.5 (1.4–1.6) |
| Легкий суглинок | 1.4 (1.3–1.5) |
| Средний суглинок | 1.35 (1.3–1.4) |
| Тяжелый суглинок | 1.3 (1.25–1.45) |
| Глина | 1.25 (1.2–1.4) |
Примечания:
1. В скобках приведён наиболее вероятный диапазон. В данной таблице приведены
ориентировочные
значения
физических свойств. В реальных условиях при
непосредственных определениях эти усредненные значения и пределы варьирования могут
значительно
отличаться в связи с содержанием органического вещества, оструктуренностью,
сельскохозяйственной
обработкой, растительностью и многими другими факторами, существенно изменяющими приведенные
ориентировочные значения.
2. Природные пески почти всегда слоисты. Вследствие этого приведенные данные весьма
ориентировочны.
Общая порозность (пористость) почвы — это объём почвенных пор в почвенном
образце
по отношению к объёму всего образца:
1
`epsilon = (V_t — V_s)/V_t = 1 — V_s/V_t = 1 — rho_b/rho_s [tt «см»^3 / tt «см»^3]`
1
Общую порозность почвы также могут обозначать как Побщ. В
этом
случае она, как правило, выражена в % от объёма почвы.
2
Объёмная влажность почвы — объём воды, содержащейся в объёме почвы:
1
`theta = V_w/V_t [tt «см»^3 / tt «см»^3]`
1
Порозность аэрации (воздухосодержание) — это разница между общей порозностью и
объёмной
влажностью почвы; объём, занятый воздухом:
1
`epsilon_(air) = epsilon — theta [tt «см»^3 / tt «см»^3]`
1
Для представления порозности, объёмной влажности и воздухосодержания в процентах от объёма
почвы,
необходимо умножить их значения на 100%.
1
В ряде случаев рекомендуется использовать величину, обратную плотности почв — отношение объёма
почвы к массе этого объёма. Используя её, мы можем найти удельный объём пор
почвы —
отношение объёма пор почвы к массе твёрдой фазы почвы:
1
`Phi = 1/rho_b — 1/rho_s [tt «см»^3 / tt «г»]`
1
Нередко используют и коэффициент пористости (приведённую пористость) —
отношение общего объёма пор в почве или грунте к объёму твёрдой фазы почвы:
1
`e = V_0/V_s = epsilon / (1-epsilon) = (rho_s-rho_b) / rho_b [tt «см»^3 / tt «см»^3]`
1
Соотношения между указанными характеристиками порового пространства выглядят следующим образом:
`Phi = e/rho_s`
`Phi = epsilon/rho_b`
1
Коэффициент пористости и удельный объём пор почвы полезны при характеристике изменения пор почвы
при уплотнении, почвенных деформациях, трещинообразовании и т.д. В почвоведении традиционно
используется
общая порозность почв `epsilon`.
1
Так как почвенный горизонт состоит из более мелких единиц — почвеных педов или агрегатов, можно
выделить и объём пор агрегатов, их плотность и порозность.
1
Плотность агрегата — это отношение массы твёрдой фазы агрегата к его объёму:
1
`rho_a = m_s/V_a [tt «г» / tt «см»^3]` [г/см3]
1
Порозность агрегата — это отношение объёма пор агрегата во всем объёму
агрегата:
1
`epsilon_a = V_(tt «пор»)/V_a [tt «см»^3 / tt «см»^3]`
1
Часто необходимо найти межагрегатную порозность — отношение объёма пор, находящихся в поровом
пространстве почвы между агрегатами, ко всему объёму почвы.
1
Порозности почвы, агрегатная и межагрегатная имеют разные величины: в случае порозности
почвы и межагрегатной порозности их относят к объёму почвы, а в сучае агрегатной —
к объёму агрегата. Поэтому мы не можем проводить действия над ними.
1
Для нахождения межагрегатной порозности необходимо сначала найти величину суммарной
агрегатной
порозности — отношение объёма пор агрегатов ко всему объёму почвы:
1
`epsilon_(sum tt «агр») = V_(tt «пор»)/V_t = (V_a — V_s)/V_t = rho_b/rho_a — rho_b/rho_s =
(epsilon_a(1-epsilon)) / (1-epsilon_a) [tt «см»^3 / tt «см»^3]`
1
Получив величину суммарной агрегатной порозности, можно рассчитать межагрегатную порозность:
1
`epsilon_(tt «межагр») = epsilon-epsilon_(sum tt «агр») [tt «см»^3 / tt «см»^3]`
1
Иногда для обозначения суммарной агрегатной порозности используют
Пагр,
для порозности агрегата — Па, а для межагрегатной
порозности —
Пм.агр.
2
Знание величин порозности важно для оценки состояния почвы.
Так, в хорошо агрегированной почве основные запасы питательных веществ, микроорганизмов, влаги
находятся
внутри агрегатов и именно агрегаты обуславливают почвенное плодородие.
Снижение агрегатной порозности является свидетельством ухудшения физического состояния
почв.
Основная функция межагрегатного пространства это проведение потоков веществ. В основном по
межагрегатному
поровому пространству
происходит перенос воды и растворенных в ней веществ. Поэтому нередко указывают, что агрегатное
пространство это хранилище основных почвенных запасов, а межагрегатное пространство это
транспортные
пути.
Таким образом, функции этих частей порового пространства почвы во многом различны (накопление и
постепенное расходование воды и веществ из агрегатной порозности, быстрый транспорт веществ в
профиле
почв
по
межагрегатной), поэтому при анализе полученных величин следует делать соответствующие выводы.
1
состава11
| Класс по гранулометрическому составу | Порозность (% объемный) |
|---|---|
| Песок рыхлый2 | 37 (32–40) |
| Песок связный2 | 38 (32–42) |
| Супесь | 43 (40–46) |
| Легкий суглинок | 47 (43–51) |
| Средний суглинок | 49 (47–51) |
| Тяжелый суглинок | 51 (49–53) |
| Глина | 53 (51–55) |
Примечания:
1. В скобках приведён наиболее вероятный диапазон. В данной таблице приведены
ориентировочные
значения
физических свойств. В реальных условиях при
непосредственных определениях эти усредненные значения и пределы варьирования могут
значительно
отличаться в связи с содержанием органического вещества, оструктуренностью,
сельскохозяйственной
обработкой, растительностью и многими другими факторами, существенно изменяющими приведенные
ориентировочные значения.
2. Природные пески почти всегда слоисты. Вследствие этого приведенные данные весьма
ориентировочны.
профилю серой лесной суглинистой почвы на лёссе.
2
Обозначения:
1. Поры «устойчивой аэрации»
2. Поры, заполняемые легкоподвижной водой
3. Поры, заполняемые среднеподвижной водой
4. Поры, заполняемые практически неподвижной водой (недоступной растениям)
5. > 0.3 мм
6. 0.3-0.06 мм
7. 0.06-0.03 мм
8. 0.03-0.01 мм
9. 0.01-0.003 мм
10. < 0.003 мм
Пояснение:
На рисунке показано соотношение объёмов, занимаемых твёрдой фазой и порами разных
категорий
(на
примере
серой средне-оподзоленной лесной суглинистой почвы на лёссе). В гумусовом горизонте
содержится
более
60% пор, что отвечает оптимальным значениям `epsilon`.
На долю пор устойчивой аэрации приходится половина всего объёма пор, а на долю всех
активных
(>
0.003 мм)
пор — около 2/3. Вниз по профилю снижается как общая порозность, так и доля крупных пор,
зато
возрастает доля
пор, заполненных связанной водой.
Наименее благоприятны показатели порозности в горизонте `B_2` (60-90 см), что
объясняется
его
оглиненностью и
низкой биологической активностью.
Значение плотности и порозности почвы
Излишне уплотнённая почва препятствует росту корней, содержит
малое количество пор (то есть имеет низкую порозность). При низкой порозности в почве содержится
мало воды, а при выпадении осадков поры быстро заполняются водой, что приводит к недостатку
воздуха.
1
Излишне рыхлая почва имеет слишком большое поровое пространство и корни
растений
не имеют хорошего контакта с поверхностью твердой фазы, где содержатся в поглощенном состоянии
многие
элементы питания.
1
почв
1
Проблема создания пахотного слоя, оптимального по физическому состоянию,
по плотности – одна из важнейших проблем современной физики почв и агротехники. Она состоит в
том,
чтобы
разрыхлить почву и не допустить уплотнения почвы тяжелой сельскохозяйственной техникой. Это
требует
своевременного проведения агротехнических работ, обязательно связанных с распашкой почвы. Почва
особенно
подвержена уплотнению при повышенной влажности. Стоит тяжелой технике лишь один раз заехать на
поле,
когда влажность несколько выше оптимальной для обработки, как поверхностный слой почвы
становится
излишне
уплотненным.
1
Еще один аспект уплотнения – переуплотнение подпахотного слоя, так называемое накопительное, или
подпочвенное, уплотнение. Действительно, под влиянием многократных проходов техники
уплотнение наблюдается все глубже и глубже.
Происходит образование подпахотного уплотненного, плохопроницаемого и для воды, и
для воздуха слоя. Сложность в том, что контролировать внутрипочвенное уплотнение очень трудно:
оно незаметно с поверхности почвы так, как видны, например, эрозия или поверхностное уплотнение.
Анализ и прогноз этого явления тесно связан с оценкой физикомеханических свойств почв.
1
Таким образом, уплотнение как поверхностное, так и подпочвенное – весьма пагубное явление,
неизменно
сопровождающее интенсивное сельскохозяйственное производство. Вернуть же почву в прежнее
состояние
весьма затруднительно. С этим связан второй аспект
проблемы – разуплотнение почвы. Как правило, разрыхлить поверхностный пахотный слой почвы
несложно.
Достаточно его вспахать, взрыхлить различными почвообрабатывающими орудиями. Но вот разрыхлить
агрегаты
– основное хранилище питательных веществ, воды, почвенной биоты – значительно сложнее.
Агротехнические меры здесь не помогут. Восстановление внутриагрегатной порозности обязано
деятельности
почвенных микроорганизмов, накоплению специфических органических веществ. Необходимо применение
органических и зеленых удобрений, влияющих на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов,
улучшающих
состояние
почвы.
1
1
Шеин Е. В. Курс физики почв. 2005.
2
Растворова О. Г. Физика почв (Практическое
руководство). 1983.
6. Физические показатели почв
Плотность почвы – масса абсолютно сухого вещества почвы в единице ее объема ненарушенного естественного сложения.
Плотность определяет соотношение между фазами почвы, связана с ее структурным состоянием. Больше всего плотность зависит от сложения и структуры. Рыхлые почвы с зернистой и комковатой структурой большой пористостью мало плотные. Бесструктурные и слитые – плотные (табл. 3).
Таблица 3
Плотность почв и грунтов
|
Почвы |
d, г/смз. |
Почвы |
d,г/смз. |
|
Пухлый солончак |
0,8–1,0 |
Солонцовый горизонт |
1,5–1,7 |
|
Подзолистый горизонт |
1,2–1,5 |
Глыбы после вспашка |
1,7–1,9 |
|
Болотные почвы |
1,1–1,3 |
Корка после полива |
1,6–1.9 |
|
Лессы |
1,3–1,5 |
Третичные глины |
1,7–2,0 |
|
Целинный чернозем |
1,2–1,3 |
Слитый сухой |
1,9–2,0 |
|
Свежая вспашка |
1,0–1,1 |
Иллювиальные горизонты |
1,6–1,8 |
Чем больше органических соединений в почве, тем плотность ниже, чем больше минералов оксида железа – тем выше. Учет плотности почв позволяет сравнивать значения конкретного показателя (запасы воды, гумуса) в почвах объективно, не зависимо от их гранулометрического состава. Для этого применяют формулу:
W = W(%) d h,
где W (%) – значение определяемой величины в процентах; d – плотность почвы, г/смз; h – мощность слоя почвы, горизонта, в см.
Плотность твердой фазы (удельный вес) – средняя плотность почвенных частиц – масса сухого вещества почвы в единице его истинного объема твердой фазы, выраженная в г/смз или т/мз.
Плотность твердой фазы почвы зависит от ее минералогического состава, количества органических веществ. Плотность твердой фазы почвы малогумусных почв составляет 2,65–2,70 г/смз, у торфяных почв, обогащенных органическими соединениями – 1,4–1,8. Определение плотности твердой фазы почвы проводят по формуле:
d = М/ (М + В – С),
где d – плотность твердой фазы почвы, г/смз; М – масса сухой почвы, г; В – масса мерной колбы с водой, г; С – масса мерной колбы с водой и почвой, г.
Пористость (общая порозность) – суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы, % от общего объема почвы. Она выражает собой величину полной влагоемкости и полной воздухоемкости в объемных процентах. Общая порозность зависит от гранулометрического и минералогического состава почвы, ее структуры и плотности. В почвах песчаного гранулометрического состава ее значения составляют 35–40, глинистых – 44–50, гумусовых – 50–60, оглеенных – 26–28 %.
Порозность аэрации (некапиллярная порозность) учитывает поровые пространства в каждый момент почвы, на ее долю приходится не менее 15 %. Некапиллярная пористость обеспечивает воздухообмен (аэрацию) и водопроницаемость.
В агрономическом отношении важно, чтобы почвы имели максимальную капиллярную порозность (заполненные водой капилляры) и одновременно порозность аэрации (заполненные воздухом некапиллярные поры) не менее 15–22 % от объема, в хорошо оструктуренных почвах капиллярная порозность достигает 25–30 %.
Наиболее значимые параметры: общая порозность (Р) и порозность аэрации (Ра). Общую порозность определяют по формуле:
Робщ = (1– dv/ d)100,
где Робщ – порозность, %; dv – плотность почвы, г/смз; d – плотность твердой фазы почвы, г/смз; dv/d – объем твердой фазы почвы; 100 – коэффициент пересчета в проценты.
Порозность аэрации (Ра) рассчитывают по формуле:
Ра = Робщ – Рw,
где Робщ – порозность, %; Рw – порозность, занятая водой или в упрощенной форме, учитывая плотность воды.
Рw= а dv ,
где а – влажность почвы, %.
У чернозема слитого плотность составляет 1,4 г/смз, порозность – 48 % во влажном состоянии и соответственно до 1,95 г/смз и 26 % – в сухом. Вспашка, рыхление увеличивают пористость, снижают плотность. В корнеобитаемом слое плотность снижается на 10–15 %, пористость растет на 15–20 %, скорость впитывания воды возрастает в двое. Оптимальные условия в пахотном слое создаются при плотности 1,0–1,2 смз и порозности, равной 55–60 %. Оценку общей порозности предложил Н. А. Качинский (табл. 4).
Таблица 4
Агрономическая оценка общей порозности
(суглинистые и глинистые почвы)
|
Общая порозность, % |
Агрономическая оценка |
|
≥ 70 65–55 55–50 ≤ 50 10–25 |
Избыточно пористая (вспушенная почва) Отличная (культурно-пахотный слой) Удовлетворительная (для пахотного слоя) Неудовлетворительная для пахотного слоя Чрезмерно низкая (характерна для уплотненных иллювиальных горизонтов) |
Значение плотности:
1. При уплотнении почвы, уменьшении ее объема, доля твердой фазы и доля, занимаемая недоступной влагой растет. При величине плотности 1,5–1,6 г/смз доля доступной влаги составляет 5–10 % от объема почвы. Чем суше почва, тем большее угнетение испытывают растения от повышенной плотности. С ее ростом на 0,1 г/ смз содержание недоступной растениямвлаги растет на 10 %.
2. Нормальный газообмен нарушается при плотности почв более 1,45 г/смз. Это вызывает сокращение макропор и крупных капилляров, снижается диффузия воздуха и газообмен между почвой и атмосферой, резко сокращается доля О2, подавляется разложение органических соединений.
3. С уплотнением почвы у растений снижается всхожесть, или запаздывает, они ниже ростом, листья слабо окрашены, нарушены формы корневых систем, деформированы клубни. Проникновение корней в горизонты при плотности 1,40–1,55 (1,6) г/смз затруднено, их развитие угнетается.
Плотность (объемная масса) почвы – масса абсолютно сухой почвы при ненарушенном сложении (со всеми имеющимися в почве порами) в единице объема. Плотность выражается в г/см3. Значения плотности почвы изменяются в пределах от 0,4 до 1,8 г/см3 и зависят от механического состава, количества органического вещества и структуры почвы.
Оптимальная плотность для большинства культур равен 1-1,2 г/см3. При этих значениях плотности создаются наиболее благоприятные водный, тепловой, воздушный и питательный режимы в плодородном слое почвы, а также наиболее оптимальные условия для корневой системы. Разные культуры неодинаково реагируют на разную плотность. Пропашные культуры формируют свой урожай в почве (картофель, сахарная свекла, морковь и др.) или развивают мощную корневую систему (кукуруза, подсолнечник), поэтому отзывчивы на рыхлую почву, т.е. формируют самый высокий урожай при более низких значениях плотности почвы (0,9-1,0 г/см3). Озимые культуры (озимая рожь, озимая пшеница) требуют более плотных почв – оптимальные значения плотности 1,1-1,3 г/см3. Под воздействием сельскохозяйственной техники плотность почвы нередко увеличивается на 1,4-1,6 г/см3 , при этом переуплотняется не только пахотный слой, но и подпахотный. Переуплотненная почва оказывает большое сопротивление корням растений, в плотные почвы плохо проникает вода, затрудняется воздухообмен между почвенным и атмосферным воздухом, ухудшается деятельность микроорганизмов, все это ведет к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.
Знание плотности почвы позволяет определить пористость, запасы влаги, элементы питания в почве, необходимые при расчете норм полива и количества вносимых удобрений.
Методика определения объемной массы.
Для определения объемной массы необходимо брать образцы почвы для анализа при ненарушенном сложении. Для выявления закономерности изменения плотности с увеличением глубины допускается взятие образцов с нарушением естественного сложения почвы.
Необходимо взять металлический бур-патрон и взвесить пустой вместе с двумя крышками. Для определения объема бура-патрона измерить его диаметр и высоту. Закрыть одну из крышек, в цилиндр совочком небольшими порциями насыпать воздушно-сухую почву, взятую с горизонта 0-25 см. Почву насыпать до верхней части цилиндра, при этом постукивать по его боковой части. После этого бур-патрон закрыть второй крышкой и взвесить вместе с воздушно-сухой почвой. Затем почву высыпать в тот же ящик, откуда она была взята, и повторить взвешивание второго и третьего образцов, взятых из того же ящика. Трехкратное взвешивание необходимо для получения более точного значения результатов.
Далее, точно таким же способом три раза насыпать в цилиндр и взвешивать почву со слоев 25 – 40 см и 40 – 100 см.
Массу воздушно-сухой почвы вычисляют путем вычитания из массы бура-патрона с воздушно-сухой почвы массы пустого бура-патрона. Массу абсолютно-сухой почвы рассчитывают с учетом поправки на влажность – 5%
Плотность (объемную массу) для каждого генетического горизонта рассчитывают путем деления массы абсолютно сухой почвы на объем бура-патрона.
Плотность
почвы определяют в полевых условиях
при естественном сложении, со всеми
присущими почве кавернами, трещинами,
пустотами. Наиболее распространенным
методом определения плотности почвы
является буровой. Принцип его таков:
отбирают образец почвы естественного
сложения с помощью стального кольца
(бурика) известного объема (как правило,
около 100 см3,
при диаметре кольца 5.6 и высоте 4 см).
Образец почвы из кольца вынимают,
взвешивают, определяют влажность почвы
и рассчитывают плотность почвы, rb:
,
где
m1
– масса почвы из бурика (г) при естественной
влажности W
(%) и Vб
– объем бурика (см3).
Рис.
2.4.3. Набор
инструментов для определения плотности
почвы буровым методом Качинского: 1 и 2
– цилиндры-буры; 3 – молоток; 4 и 5 –
алюминиевые банки с крышками; 6 – совок;
7 –
лопаточка; 8 –
шомпол; 9 –
нож; 10 –
направитель (Вадюнина, Корчагина, 1986).
Определение
плотности сухой почвы ненарушенного
сложения нужно обязательно проводить
по генетическим горизонтам. Пахотный
слой характеризуется более подробно
(по всей глубине) – с поверхности, 10 и
20 см. При значительной мощности горизонтов
определение следует проводить также
по двум или нескольким глубинам.
Из
пахотного слоя по каждой глубине образцы
должны быть взяты в пятикратной
повторности, для нижних горизонтов
можно допустить трехкратную.
Для
определения плотности почвы предложено
несколько методов и приборов, в основу
которых положены разные принципы.
Наиболее известен буровой метод, который
основан на взятии образца почвы
ненарушенного сложения с помощью
цилиндра-бура определенного объема. В
настоящее время существует много
вариантов буров. Некоторые из них имеют
целевое назначение: для взятия образцов
торфяных почв, лесной подстилки и т.п.
Традиционно
в отечественном почвоведении для
определения плотности почв используются
метод и набор инструментов, разработанные
Н.А. Качинским (Вадюнина, Корчагина,
1986).
Набор
для определения плотности почв
разработанный Н.А. Качинским (рис. 2.4.4.)
состоит из стальных цилиндров-буров
объемом около 100 см3
(1) и около 500 см3
(2) для взятия образца; направителя (10)
для вертикального погружения цилиндра
(малого) в почву; шомпола (8) для вдавливания
цилиндра в почву; молотка (3) для забивания
цилиндра в случае взятия образца из
уплотненного горизонта; ножа (9), лопаточки
(7) и совка (6) для выемки цилиндра с почвой
и удаления излишков почвы, алюминиевых
банок с крышками (4, 5) для хранения взятого
почвенного образца.
Цилиндры-буры
для взятия образца почвы в данном наборе
низкие, но широкие для того, что сдавливание
почвы при отборе пробы было наименьшим.
Диаметр режущей части цилиндра делается
на 1 мм меньше остальной его части. То и
другое обеспечивает взятие образца без
прессования. Примерные размеры цилиндров
бура малого: высота 40 мм, диаметр режущей
части 56 мм, диаметр остальной части 57
мм. При объеме цилиндра-бура около 500
см3
соответствующие параметры 80, 87, 88 мм.
Б
ольшим
цилиндром-буром (около 500 см3)
берут образцы из рыхлого пахотного
горизонта, а малым – из уплотненных
горизонтов. Можно использовать малый
бур по всем горизонтам, в таком случае
необходимо увеличить контроль в работе.
Направитель
представляет собой колодку из прочного
дерева с цилиндрическим отверстием в
середине такой же высоты, как и
цилиндрическая часть шомпола. Шомпол
имеет диаметр, равный внешнему диаметру
цилиндра. Изготовляют его из крепкого
дерева; для прочности его цилиндрическую
часть заключают в металлическую оправу.
Современные
приборы для определения значений
плотности почв являются более простым
по комплектации, но аналогичным по
принципу проведения работы. Примером
этому является комплект по определению
плотности почв фирмы Eijkelkamp
Agrisearch
Equipment
(рис. 2.4.4.).
Техника
работы
Взятие
проб почвы из пахотного слоя.
Недалеко от разреза выделяют незатоптанную
площадку (1х1 м2),
на которой в углах и в середине берут
пять проб большим цилиндром. Перед
выполнением определения с места взятия
проб срезают растения, а поверхность
почвы выравнивают. На подготовленную
таким образом поверхность ставят
цилиндр, закрывают его сверху небольшой
квадратной доской (10х10 см) и, надавливая
рукой, погружают в почву. Цилиндр должен
полностью заполниться почвой без ее
уплотнения. Доску снимают, закрывают
цилиндр крышкой, окапывают вокруг ножом
или лопаточкой и вынимают. Затем
перевертывают, срезают излишки почвы
ножом вровень с краем цилиндра, очищают
боковые стенки. Закрывают нижней крышкой,
перевернув и отняв верхнюю крышку,
пересыпают почву в сухой полиэтиленовый
пакет и вкладывают этикетку. Взятые
образцы сохраняют от нагревания и
намокания, поэтому удобно складывать
их в ящик или ведро и закрывать сверху
клеенкой, полотенцем или мешковиной.
Рядом
с первой подготавливают площадку на
глубину 10 см, а первую углубляют до 20 см
и в том же порядке берут пробы. Если на
этих глубинах почва окажется плотной,
то используются малые цилиндры.
При
взятии пробы необходимо следить, чтобы
цилиндр погружался в почву строго
вертикально. При перекосе образуется
зазор между стенкой цилиндра и почвой
и объем взятой почвы не соответствует
объему цилиндра. В таком случае этот
образец нужно забраковать и повторить
определение.
Взятие
проб почвы из уплотненных горизонтов.
При этом используется цилиндр малого
объема (около 100 см3).
В соответствии с намеченной глубиной
(середина горизонта) надо хорошо выровнять
площадку (не менее 50х50 см). Во избежание
перекоса при погружении малого цилиндра
в плотный горизонт используют направитель.
В отверстие его вкладывают цилиндр,
стенки которого предварительно слегка
смазывают вазелином. Надавливая рукой
на шомпол, цилиндр погружают в почву.
Как только шомпол войдет в отверстие
направителя до плечика, цилиндр будет
погружен в почву на полную глубину. В
тех случаях, когда образец берут на
сухих и плотных почвах, по головке
шомпола ударяют деревянным молотком
(следует избегать резких ударов).
Направитель
снимают и, закрыв цилиндр шомполом,
окапывают почву вокруг него ножом или
лопаточкой. Затем почву под цилиндром
подрезают таким образом, чтобы оставался
некоторый излишек ее.
Не
отнимая шомпола, цилиндр поднимают,
переворачивают и острым ножом обрезают
почву вровень с нижним краем его.
Цилиндр
с наружной стороны очищают от приставшей
почвы, ставят верхним (более широким)
краем над банкой. Почву выталкивают с
помощью ножа или специального шомпола,
приставшую к стенке почву соскабливают
и тоже ссыпают в банку. Почву из цилиндра
в банку следует переносить над листом
чистой бумаги или на совочке. Упавшие
на них частицы ссыпают в банку. Совок
рекомендуется делать узким, но высоким,
чтобы защищать почву от распыления при
переносе ее.
Банку
плотно закрывают крышкой и устанавливают
в специальный ящик с гнездами. Одновременно
со взятием образца для определения
плотности отсюда же берут в сушильный
стаканчик почву для определения
влажности. Пробу почвы на влажность
можно взять и после взвешивания образцов
в лаборатории. Для этого содержимое
банок высыпают на бумагу и быстро берут
средний образец 15–20 г в сушильный
стаканчик.
В
рабочей тетради записывают горизонт и
глубину взятия образца, номера банок и
сушильных стаканчиков.
Пробу
на влажность из верхних горизонтов
берут в трех-, а из нижних – в двукратной
повторностях.
Банку
с почвой взвешивают с точностью до 0.01
г, затем почву можно использовать для
определения плотности твердой фазы,
максимальной гигроскопичности, для
учета корней и т.д.
Определив
влажность, рассчитывают массу абсолютно
сухой почвы. Делением массы абсолютно
сухой почвы на ее объем (объем цилиндра)
получают плотность сухой почвы
ненарушенного сложения, или плотность
скелета почвы.
В
полевых маршрутных исследования, когда
нет возможности высушивать образцы при
105оС
и необходимо проанализировать большое
количество разрезов, используют следующую
последовательность взятии, взвешивания
и хранения образцов. В полевых условиях
буриком (известного объема около 100 см3)
отбирают образцы в полиэтиленовые
пакеты. Образцы взвешивают на электронных
весах (m1),
пакеты открывают, и образцы сушат до
воздушно-сухого состояния (m2).
Далее из воздушно-сухого образца берется
проба в несколько граммов на гигроскопическую
влажность, которую определяют в
лаборатории. Зная гигроскопическую
влажность и массу образца в воздушно-сухом
состоянии, можно рассчитать абсолютно
сухую массу образца (ma—c),
как отношения массы воздушно-сухого
образца к гигроскопической влажности:
,
где Wг
– гигроскопическая влажность, в %.
Итоговая формула для расчета плотности
при такого рода определениях будет
выглядеть:
.
Следует также рассчитать влажность
почвы при отборе образца на плотность
(полевую влажность):
.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #