Диаграмма строения пахотного слоя почвы

Определение строения пахотного слоя почвы методом насыщения в цилиндрах

Принцип метода определения строения пахотного слоя состоит в капиллярном насыщении водой образца почвы с ненарушенным строением. Для отбора проб почвы используют металлические цилиндры («патроны») различных размеров (табл. 16). Чтобы при отборе проб почва оставалась в ненарушенном состоянии, диаметр режущей части цилиндра должен быть несколько меньше диаметра самого цилиндра.

Цилиндры нумеруют и устанавливают массу каждого с крышкой, измеряется диаметр режущей части и высота. Объём образца почвы в цилиндре рассчитывают по формуле (4).

Таблица 16. – Размеры цилиндров

1. Порядок расчёта строения пахотного слоя почвы можно представить следующим образом (табл. 17). Объём образца почвы в цилиндре (V):

(4)

2. Капиллярная влагоёмкость почвы (влажность почвы после капиллярного насыщения) ( ):

(5)

3. Масса абсолютно сухой почвы в цилиндре ( ):

(6)

4. Объём капиллярных пор (V₃) равен массе воды в почве после её капиллярного насыщения (V₃ = В₄), так как масса 1 см 3 воды при 4 0 С равна 1 г:

или в процентах к объёму почвы:

(8)

Таблица 17. – Результаты определения строения пахотного слоя почвы

5. Объём твёрдой фазы V₁:

(9)

или в процентах к объёму почвы:

(10)

(11)

или в процентах к объёму почвы:

(12)

(13)

7. Пористость некапиллярная V₄:

(14)

(15)

(16)

9. Влажность почвы W:

(17)

10. Степень аэрации почвы V_а:

(18)

11. Степень насыщения почвы водой V_в:

(19)

(20)

12. Общий запас воды в изучаемом слое почвы W_о:

или 52 м 3 /га (21)

Определение влажности почвы

Пробы почвы для определения влажности берут в полевых условиях, для этого чаще всего используют игольчатый бур, погружая его в почву на заданную глубину. Глубину погружения бура в почву определяют по рискам, нанесенным на внешнюю часть бура. Повернув 1 – 2 раза по часовой стрелке, бур извлекают и почву, находящуюся в его полости, помещают в предварительно взвешенный стаканчик, который быстро закрывают крышкой и взвешивают. Если нет возможности взвесить стаканчики с почвой в поле, то их в закрытом состоянии быстро доставляют в лабораторию, взвешивают на весах с точностью до 0,01 г, затем крышки открывают, стаканчики с почвой помещают в сушильный шкаф и высушивают до постоянной массы при температуре 105°С. Песчаную и супесчаную почвы можно сушить при температуре 150 – 160°С.

Продолжительность сушки зависит от влажности почвы и температуры в сушильном шкафу. Первый раз почву взвешивают после 6-часовой сушки, для чего стаканчики с почвой щипцами извлекают из сушильного шкафа, закрывают крышками и помещают в эксикатор с СаС1₂ для охлаждения. Когда стаканчики охладятся до комнатной температуры, их взвешивают, затем открывают крышки и помещают в сушильный шкаф для контрольной сушки. Через 1 – 2 ч их вновь извлекают из шкафа, охлаждают и взвешивают. Расхождения в массе после повторной сушки не должны превышать 0,05 г.

После установления постоянной массы взвешивания прекращают, стаканчики освобождают от почвы; при необходимости их моют и сушат.

Влажность почвы определяют по формуле:

*100 (22)

В – масса алюминиевого стаканчика, г;

В₁ – масса стаканчика с почвой до сушки, г;

В₂ – масса стаканчика с сухой почвой, г.

Таблица 18. – Результаты расчётов влажности почвы

Если при отборе почвы вместо почвенного игольчатого бура использовать цилиндры определенного объема, то можно наряду с влажностью почвы определить и плотность сложения. Для этого необходимо массу почвы в бюксе после сушки разделить на объем образца почвы.

Задание № 11

1. Ознакомьтесь с методикой определения строения пахотного слоя методом насыщения в цилиндрах.

2. Ознакомьтесь с методикой определения влажности почвы.

3. Получите инвентарь для отбора почвенных образцов: лопата, почвенный бур, цилиндры, предметные стекла, бюксы.

4. Начертите таблицу 17 в тетради. Заполните известные вам строки в таблице: объем цилиндра, вес цилиндра, глубина взятия образца, номер и вес бюкса.

5. Сделайте отборы почвенных проб в цилиндрах и отберите почву в бюксы с соответствующей глубины. Запишите все данные в таблицу. Взвесьте цилиндр, стекло и бюкс. Данные запишите в таблицу.

6. В лаборатории поставьте цилиндры на насыщение водой по указанию преподавателя. Бюксы откройте и на крышки поставьте в термостат для сушки.

7. После насыщения почвы водой и сушки почвы в термостате, снова взвесьте цилиндры с почвой и бюксы с сухой почвой. Результаты запишите в таблицу 17 и таблицу 18.

8. Сделайте рассчеты по предложенной методике. В процессе расчетов заполнить таблицы 17 и 18.

Источник

Земледелие (стр. 4 )

Под строением пахотного слоя понимают процентное соотношение объемов твердой фазы почвы, капиллярной и некапиллярной пористости. Почва с высокой капиллярной пористостью обладает большей влагоемкостью, и в тоже время, слабой водопроницаемостью в связи с высокой плотностью почвы и плохой структурностью. Это может привести к ухудшению ее воздушных свойств, угнетению аэробных микроорганизмов и уменьшению роста корневой системы. Такое положение характерно для почв тяжелого гранулометрического состава. В почвах легкого гранулометрического состава обычно возрастает величина некапиллярной пористости, поэтому с увеличением их объема возрастает водопроницаемость почвы.

В некоторых порах вода не задерживается и они обычно заполнены воздухом, поэтому при их большом количестве в почве, происходит быстрая потеря воды пахотным слоем. Очень важно, чтобы в почве было правильное соотношение капиллярной и некапиллярной пористости, так как это характеризует наличие в почве одновременно в оптимуме и воды и воздуха. В среднем, в зоне достаточного увлажнения оптимальным считается строение пахотного слоя, когда соотношение некапиллярной и капиллярной пористости составляет от 2 : 1 до 1 : 2. В зоне недостаточного увлажнения оптимальным считается отношение некапиллярной пористости к капиллярной от 1 : 2 до 1 : 4, общая пористость при этом принимается за 100%.

Порядок выполнения занятия

Для установления строения пахотного слоя (при необходимости и подпахотного), определяется объем твердой фазы почвы, капиллярная и некапиллярная пористость. Объем твердой фазы почвы (Vтф) в процентах от общего объема почвы рассчитывают по формуле:

где dv – плотность почвы, г/см3 (из занятия 3);

do – плотность твердой фазы почвы, г/см3 (дает преподаватель).

Капиллярную пористость устанавливают по капиллярной влагоемкости, так как при насыщении поря плотностью заполнены водой и, следовательно, капиллярная влагоемкость численно соответствует капиллярной пористости. Расчет ведут по формуле:

где КВ – капиллярная влагоемкость, % (из занятия 4).

Пористость некапиллярная устанавливается вычитанием из общей пористости величины капиллярной пористости, а результаты вычислений записывают в таблицу 8:

Рнк = Робщ ? Ркап [%]

8. Строение пахотного слоя почвы

Объем твердой фазы, %

Отношение пористости капиллярной к некапиллярной

Оценка строения пахотного слоя

Полученные величины объемов твердой фазы почвы и видов пористости (общей, капиллярной и некапиллярной) используют для построения диаграммы строения пахотного слоя в форме прямоугольника, площадь которого принимают за 100% объема почвы.

Пример диаграммы строения пахотного слоя

Объем твердой фазы почвы

Занятие 7. Расчет запасов влаги в почве

Процентное содержание влаги в почве еще не дает представления об обеспеченности растений водой, поэтому необходимо знать запасы влаги в почве. Запасы влаги в почве – это абсолютное количество воды, содержащееся в определенном слое почвы. Такой способ выражения влажности почвы имеет то преимущество, что позволяет определить количество влаги в любом горизонте почвы. Для расчета запасов влаги (ЗВ) необходимо кроме полевой влажности, знать плотность почвы и мощность слоя, в котором определяют запасы влаги. Расчет ведут по формуле:

ЗВ = 100 • W • dv • H [м3/га]

где W – полевая влажность почвы, % (из занятия 2);

dv — плотность почвы, г/см3 (из занятия 3);

H – мощность слоя, м.

Запас влаги может быть выражен в мм, что позволяет сопоставить прибавку или убыль почвенных влагозапасов за тот или иной промежуток времени с количеством выпадающих атмосферных осадков, величиной испарения и т. д., что необходимо при водобалансовых расчетах в мелиорации и орошаемом земледелии. Каждый миллиметр выпавших осадков на 1 га составляет 10 м3 или 10 т воды, поэтому формула для определения запасов влаги в мм приобретает следующий вид:

ЗВ = 10 • W • dv • H [мм]

При агрономической оценке водного режима почв важное значение имеет установление количества продуктивной и непродуктивной влаги, а также расчет дефицита запасов влаги в почве. Непродуктивный (недоступный) запас влаги – это количество воды, которое растениями не используется, то есть определяется влажностью почвы ниже влажности устойчивого завядания. Влажность устойчивого завядания – почвенная влажность, при которой растения проявляют признаки завядания, не исчезающие при помещении растений в атмосферу, насыщенную водяными парами. Иными словами влажность устойчивого завядания является нижним пределом доступности влаги для растений.

Влажность устойчивого завядания (ВУЗ) можно определить расчетным путем, умножая максимальную гигроскопичность исследуемой почвы на коэффициент 1,5 (по ). Отсюда ВУЗ = 1,5 МГ (максимальная гигроскопичность). Под максимальной гигросокпичностью понимают наибольшее количество парообразной влаги, которая почва может поглотить из воздуха, насыщенного парами воды. Непродуктивный запас влаги рассчитывают по формуле:

ЗВнепр = 100 • ВУЗ • dv • H [м3/га]

Величина ВУЗ условно принимается за границу продуктивной и непродуктивной влаги в почве. Для определения запасов продуктивной и непродуктивной влаги в почве с различным гранулометрическим составом, можно использовать данные табл. 9.

9. Максимальная гигроскопичность и ВУЗ некоторых почв, %

Источник