Влажность Почвы И Ее Значение Для Развития Культур
Оптимальная влажность почвы – важное условие для обеспечения правильного роста культур и повышения урожайности. Влага необходима не только для восстановления водного баланса, но и для регуляции температуры. В процессе терморегуляции в растениях испаряется до 99% полученной влаги, а для формирования вегетативной массы используется лишь 0,2-0,5%. При этом оптимальная влажность почвы для сельскохозяйственных культур варьируется в зависимости от стадий роста и погодных условий.
Определенное количество влаги образуется в результате конденсации пара, топографических особенностей, типа вегетации и гидрогеологических условий. Задача фермера – сохранить естественную влажность почвы, максимально аккумулировать осадки и эффективно их распределить в зависимости от потребностей культур.
Значение Влажности Почвы Для Эффективного Выращивания Культур
Вода обеспечивает протекание всех физических процессов на планете Земля, как в атмосфере, так и в окружающей среде. Концентрация влаги в грунте зависит от уровня осадков, интенсивности впитывания вегетацией, температуры воздуха и других факторов.
Оптимальная влажность почвы для сельскохозяйственных культур – залог высокого урожая, поскольку растения не могут развиваться, если влаги в грунте недостаточно. Тем не менее, вода выполняет и другие функции:
- влажность влияет на аэрацию, степень салинизации и концентрацию токсических веществ;
- обуславливает структуру, пластичность и плотность грунта;
- регулирует температуру и теплоемкость;
- предотвращает выветривание;
- определяет время проведения полевых работ.
EOS Crop Monitoring
Управляйте полями с помощью спутниковых снимков с высоким разрешением – выявляйте изменения точно и оперативно!
Как Определить Влажность Почвы: Ключевые Параметры
В 2010 году Всемирная метеорологическая организация включила влажность почвы в перечень пятидесяти ключевых климатических переменных, рекомендованных для систематического наблюдения.
Значение влажности почвы определяется соотношением количества воды к определенному количеству грунта и выражается в процентном соотношении воды к массе или объему сухой почвы или дюймах влаги на фут грунта в глубину.
Потенциал (давление) почвенной влаги показывает, насколько вода удерживается в грунте. Этот параметр выражается в единицах измерения давления барах. Как правило, более сухой грунт впитывает большее количество влаги.
Доступная для растений влага – это количество воды, которую растение способно поглотить за определенный период времени. Доступная влага – это разница между максимальным количеством воды, которое может удерживаться в почве и тем пределом, когда растение уже не может извлекать из нее влагу. Оно выражается в дюймах доступной влаги на фут глубины грунта.
Соотношение содержащейся влаги к потенциалу не является универсальным и зависит от характеристик грунта определенного региона, например, текстуры и плотности. На основании значения доступной растениям влаги разрабатывается ирригационный план.
К сожалению, в понимании взаимосвязи между физическими и химическими свойствами грунта и его увлажненностью остается еще много неизученных вопросов.
Влажность Почвы И Методы Ее Определения
Как измерить влажность почвы? Процесс включает предварительный отбор образцов и их последующий анализ непосредственно в полевых условиях или в лаборатории.
Методы измерения влажности делятся на прямые, косвенные и дистанционные.
Прямые методы подразумевают извлечение влаги из образца грунта посредством испарения, вымывания или химической реакции. Влажность почвы рассчитывается путем сравнения массы испаренной влаги и сухой почвы.
Косвенные методы основаны на определении характеристик грунта в зависимости от степени его влажности, а также определении характеристик помещенных в него предметов (например, пористого абсорбера).
В дистанционных методах используются спутниковые данные, полученные благодаря отражательной способности поверхности грунта (отражению электромагнитного излучения в определенном спектральном диапазоне).
Альтернативные Методы Определения Почвенной Влажности
- радиоактивный – подсчет радиоактивных частиц;
- электрический – определение сопротивляемости, проводимости, индукции и емкости поглощения;
- тензометрический – измерение разницы давления сухой и влажной почвы;
- оптический – изучение отражения световых потоков;
- экспресс-методы – в основном, органолептические.
Формула Влажности Почвы
Наиболее широко используемые прямые методы – гравиметрические и волюметрические.
Содержание влаги в почве по гравиметрическому методу (%) = [масса влажной почвы – масса высушенной почвы (г) / масса высушенной почвы (г)] х 100;
Содержание влаги в почве по волюметрическому методу (%) = [объем воды (см3 / объем почвы (г см3)] х 100.
Влажность Почвы В Контексте Мониторинга Полей
Возможность прогнозировать влажность почвы повышает эффективность планирования полевых работ на всех стадиях роста растений и предполагает следующее.
Степень Влажности Почвы Определяет Оптимальное Время Посева Культур
Фермерам следует тщательно определить концентрацию влаги в грунте перед началом посевных работ. Оптимальная влажность почвы для сельскохозяйственных культур зависит от типа культур, типа почвы, региона, и иных показателей. Например, рис хорошо растет в водно-болотных угодьях, а такие растения как пшеница, горчица, картофель, бобовые чувствительны к чрезмерному количеству влаги и погибают в условиях длительных подтоплений.
Канола – довольно неприхотливая культура, однако требует четко спланированных дат высевания семян. Рапс – влаголюбивое растение, поэтому количество осадков должен быть не менее 280-300 мм за сезон. Несмотря на то, что всходы не укоренятся при отсутствии влаги, для ее обеспечения не следует увеличивать глубину заделки.
В случае, если в грунте содержится необходимое количество влаги на глубине по меньшей мере 50 мм, рекомендуется подождать, пока не пройдут дожди или высевать на глубине менее 50 мм, если осадки прогнозируются в скором будущем. Если же грунт прогрелся достаточно, допускается глубинная заделка, с высеванием во влажные слои.
При глубинной заделке норму высева семян нужно увеличить, по крайней мере, на 10%. В любом случае, для успешного прорастания посевов необходимы осадки в ближайшее время.
Прогнозирование И Мониторинг Засухи
Высыхание грунта непременно следует за атмосферной засухой, т.е. жарким периодом без осадков с влажностью воздуха менее 30-35%. Это проявляется как снижение запасов влаги вплоть до увядания растений, перегрева почвы и увеличением концентрации в ней токсических веществ.
Использование индекса влажности почвы (SMI), полученного в результате спутникового мониторинга дает возможность фермерам обеспечить продуктивность посевов. Данный индекс разработал Бергман в Национальной метеорологической службе в США в середине 1980-х годов для оценки масштабов засухи на глобальном уровне. Индекс определяет степень засушливости или увлажнения грунта и показывает, как недостаточное содержание в нем влаги влияет на урожайность культур.
Влияние Сельскохозяйственной Техники На Грунт При Высоком Уровне Влажности
Успешные фермерские практики предполагают отсутствие функционирующих машин на полях (движение, культивирование, посевные работы), если степень увлажнения чрезмерно высока, чтобы предотвратить уплотнение грунта и иные нежелательные воздействия на его структуру. Определить степень насыщения водой можно визуально, формируя в руке шарик из грунта. Тем не менее, технологически обоснованные методы являются более надежной альтернативой, и один из них – Crop Monitoring.
Важность Мониторинга Влажности Почвы
Crop Monitoring – надежная платформа для агробизнеса на основе спутниковых данных, которая облегчает ведение сельскохозяйственных работ на всех этапах выращивания культур. Данные по зонированию, о состоянии посевов, продуктивности операций, погодных условиях и функционировании техники дает возможность принимать обоснованные и успешные решения.
Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) является эффективным инструментом, который предоставляет фермерам подробную информацию по всем вышеперечисленным аспектам.
Карты влажности почвы помогают получить все необходимые данные всего за несколько кликов. Для этого сохраните поле и дождитесь завершения процесса расчета карты. В результате в вашем распоряжении будет карта с легендой, которая описывает значения каждого пикселя и график (кривая содержания влаги в грунте). Пользователь может анализировать эту кривую на различных уровнях (слоях), определять зоны подтоплений и анализировать исторические данные за пять лет по разным регионам. Таким образом, фермеры могут сравнивать результаты. Карта поля выглядит следующим образом.
Контроль влажности грунта и ее прогнозирование являются важными аспектами для обеспечения роста растений. Точный мониторинг позволяет планировать внесение удобрений и других ресурсов. Современная технология Crop Monitoring позволяет отслеживать концентрацию влаги в почве грунте автоматически. Полученные данные помогают поддерживать содержание воды на необходимом уровне путем ирригации и таким образом, обеспечивают высокий урожай.
Значение Влажности Почвы И Применение Crop Monitoring
Платформа Crop Monitoring позволяет узнать состояние поля, и степень увлажненности грунта в том числе. Полученная информация дает возможность оценивать текущую ситуацию и составлять график проведения последующих операций, а также минимизировать риски.
- Определить сроки высевания культур (например, рапс не рекомендуется заделывать в сухой (недостаточно увлажненный грунт). В этом случае даты посевов не соблюдаются.
- Прогнозировать и отслеживать засушливые периоды (по индикаторам атмосферной влажности и влажности грунта).
- Ограничить функционирования техники на полях. Движение машин затруднено, если грунт избыточно влажный.
- Оценить риски (для страховых компаний). Степень влажности почвы указана в индексе. Если показатель ниже определенного значения, то это повод для беспокойства и страховые агенты должны быть вовремя оповещены.
Таким образом, мониторинг влажности почвы полезен не только фермерам, но и другим сторонам, заинтересованным в агробизнесе.
Источник
Определение влажности грунта (понятие и формула по ГОСТ)
Термин влажности грунта приведен в ГОСТ 30416-2012 «Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения»:
Естественная влажность грунта — это отношение массы воды в объеме грунта к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы (обозначается — w).
Гигроскопическая влажность — это влажность грунта в воздушно-сухом состоянии, т.е. в состоянии равновесия с влажностью и температурой окружающего воздуха (обозначается — wg)
Влажность грунта (в том числе гигроскопическую) определяют в соответствии с разделом 5 «Определение влажности (в т.ч. гигроскопической) грунта методом высушивания до постоянной массы» ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.
Расчет влажности ведется по формуле 1 п.5.4 ГОСТ 5180-2015:
m1— масса влажного грунта с бюксом в граммах;
m0— масса высушенного грунта с бюксом в граммах;
m — масса пустого бюкса, г.
Допускается выражать влажность грунта в долях единицы.
Приведем требования ГОСТ 5180-2015, которые касаются требований к проведению испытания на определения влажности (п.5.2 и п.5.3):
5.2 Подготовка к испытанию
5.2.1 Пробу грунта для определения влажности отбирают массой 15-50 г, помещают в заранее высушенный, взвешенный (m) и пронумерованный бюкс и плотно закрывают крышкой. При отборе пробы из образца нарушенной структуры грунт нужно тщательно перемешать, чтобы влажность распределилась по образцу равномерно. Если в исследуемом грунте присутствуют включения, то при отборе пробы на влажность нужно удалить все видимые включения.
5.2.2 Пробу грунта для определения гигроскопической влажности грунта массой 15-20 г следует отбирать методом квартования по ГОСТ 8735 из грунта в воздушно-сухом состоянии, растертого, просеянного сквозь сито с сеткой 1 мм и выдержанного открытым не менее 2 ч. при данных температуре и влажности воздуха.
5.3 Проведение испытания
5.3.1 Пробу грунта в закрытом бюксе взвешивают.
5.3.2 Открытый бюкс помещают в нагретый сушильный шкаф. Грунт высушивают до постоянной массы при температуре (105±2)°С.
Загипсованные грунты высушивают при температуре (80±2)°С.
5.3.3 Песчаные грунты высушивают в течение 3 ч, а остальные — в течение 5 ч.
Последующие высушивания песчаных грунтов производят в течение 1 ч, а остальных — в течение 2 ч.
5.3.4 Загипсованные грунты высушивают в течение 8 ч. Последующие высушивания проводят в течение 2 ч.
5.3.5 После каждого высушивания закрытый бюкс охлаждают до температуры помещения и взвешивают.
Высушивание проводят до получения разности масс грунта с бюксом при двух последующих взвешиваниях не более 0,02 г.
5.3.6 Если при повторном взвешивании грунта, содержащего органические вещества, наблюдается увеличение массы, то за результат взвешивания принимают наименьшую массу.
Источник
Влажность почвы. Почему все так не просто?
Эта статья проливает свет на влажность почвы как для садоводов и огородников, так и для тех, кто пытается облегчить себе жизнь занимаясь автоматизацией полива цветов и грядок. Дело в том, что одним из моих занятий является разработка различной автоматики, в том числе, сельскохозяйственной (большей частью садово-огородно-тепличной). И с путаницей на тему влажности приходится встречаться довольно часто. Это изложение не с точки зрения почвоведения или агрономии, а с точки зрения понимания и практического применения.
Но сначала нужно разобраться, что же такое почва и что такое ее влажность. На первый взгляд, все просто. Почва это «та самая земля» по которой мы ходим и в которую сажаем растения на грядках или в горшках на подоконнике. А влажность это «вода в почве». И мы на глаз почти всегда можем определить, полита ли грядка.
Но на самом деле все гораздо сложнее. А труднее всего дать точные определения для самых привычных вещей, задать точные критерии оценки самых обычных параметров. Вот и с почвой и ее влажностью все не так просто.
Небольшое введение в терминологию
Нам не нужны строгие научные определения, которые чаще отпугивают обычных людей, для понимания сути. Почва это смесь минеральных и органических веществ (на рисунке ниже показаны черным и серым цветом).
Минеральная составляющая это песок, глина, камушки, воздух, вода с растворенными в ней солями. Да, воздух (белый и светлосерый цвет) и вода (синий цвет) это тоже составляющие почвы. Органические составляющие это корни растений, насекомые и черви, перегнившие остатки растений, отходы жизнедеятельности животных и птиц (да, тот самый навоз). Это определение, скажем так, сильно не классическое, но точно отражающее то, из чего состоят наши грядки. Почвы бывают очень разные, даже в пределах одного населенного пункта (на разных огородах и даже в пределах одного огорода). Это будет важно в дальнейшем, когда я буду описывать способы измерения влажности. Нет, я не говорю про разные типы почв (черноземы, подзолистые, бурые, и так далее), я говорю про состав почвы на конкретной грядке. Сам слой грунта, в глубину, тоже не однороден. Плодородный слой (почва) находится сверху, им мы пользуемся для выращивания растений. Глубже могут находится слои песка, глины, щебня, водоносные горизонты, скальные породы. Корни растений могут проникать в эти слои, но непосредственно мы их не используем. Однако эти слои влияют на влажность почвы, как станет видно дальше.
Влажность почвы это содержание в ней влаги . Банальное определение. На первый взгляд. И вот тут начинается путаница. Во первых, влажность измеряют в процентах, хотя речь не всегда идет об относительной влажности. Во вторых, влажность можно определить как отношение массы воды к массе сухой почвы, а можно как отношение объема воды к объему сухой почвы. То есть, влажность бывает весовая (массовая) и объемная. Справедливости ради надо сказать, что объемная влажность в быту не применяется.
Продолжаю вас запутывать. Наверное все видели, что когда цветы на подоконнике поливают слишком обильно, то часть воды вытекает снизу. То есть, снизу влажность почвы ограничена 0% (абсолютно сухая почва), но есть и какое то ограничение сверху. Это ограничение называется влагоемкостью . Полная влагоемкость это процент воды при полностью заполненных порах. Именно такое состояние я показал на рисунке выше. Полная влагоемкость достижима при определенных условиях, но на грядках можно достичь лишь на короткое время. Если в почве воды больше, чем ее полная влагоемкость, то получаем «болото». Условием достижения полной влагоемкости является наличие под слоем слоя воды или не пропускающей воду глины/пленки. Если таких слоев нет, то часть воды стекает вниз, в блюдце под цветочным горшком, или нижние слои грунта. Оставшееся количество воды определяет Общая влагоемкость . То есть, общая влагоемкость это способность почвы удерживать воду при ее свободном оттоке под действием гравитации. Чаще можно встретить другой термин, Наименьшая влагоемкость , который эквивалентен общей влагоемкости, но менее удачен с точки зрения внесения путаницы.
Но это еще не все. Я упомянул выше «не пропускающие воду слои». Способность пропускать через себя воду называется водопроницаемостью . Чем она выше, тем меньше общая влагоемкость, так воде легче стекать вниз. Но это не означает, что низкая водопроницаемость означает высокую влагоемкость. Так как влага просто не способна проникнуть в такую почву.
Далее, существует еще водоподъемная способность почвы. Наверное всем знаком способ полива цветочных горшков подливанием воды в блюдце под горшком. Это как раз демонстрация водоподъемных свойств. По сути своей, это проявление капилярного эффекта. Для нас это свойство имеет значение, так как грядки в крытой теплице дождь не поливает непосредственно, но стекающая по нижележащим слоям (глинистая почва, например) вода благодаря водоподъемным свойствам почвы увлажняет грядки в теплице. Еще существует влагопоглощающая способность — способность поглощать влагу из воздуха.
Как видно, на верхнюю границу влажности почвы влияет много факторов. Что бы упростить ситуацию вводится термин Предельная полевая влагоемкость почвы . Это способность почвы удерживать воду с учетом и полной влагоемкости, и водопроницаемости, и водоподъемности, и расположения гидроизолирующих слоев, и наличия близлежащих водоносных слоев (например, близко река, ручей или родник). Предельная полевая влагоемкость определяется экспериментально может быть разной даже для почвы идентичного состава, но находящейся на разных участках поля. Не говоря уже о разных грядках, одна из которых может располагаться на солнечном пригорке, а другая в тенистой низине с ручьем неподалеку. Обратите внимание, слово полевая тут не случайно, так как речь идет о привязке к конкретному реальному земляному участку.
Определение общей (минимальной) влагоемкости почвы и предельной полевой влагоемкости
Стоит сказать, что в большинстве бытовых случаев предельная полевая влагоемкость будет примерно равна общей (наименьшей) влагоемкости. Исключением будут болотистые почвы, насыпные грунты (если почва насыпается на глинистый участок или на полимерную пленку) и расположение участка в низине у ручья или реки.
Я приведу лишь упрощенную методику, которой вполне достаточно для бытового применения. Возьмите сосуд с отверстием в дне, которое прикрыто от высыпания через него почвы. Диаметр отверстия должен исключать влияние эффектов поверхностного натяжения. Достаточно будет отверстия диаметром 5 мм. Насыпьте в сосуд почву и слегка утрамбуйте ее, что бы избежать излишней пористости. Обильно полейте, так что бы вода начала капать из расположенного в дне отверстия. Поставьте сосуд так, что бы вода могла спокойно вытекать из отверстия не перекрывая его. То есть, вытекающая вода должна сливаться не доходя до уровня дна сосуда. Когда вода полностью прекратит капать, воспользуйтесь методикой определения влажности выпариванием, которая изложена ниже.
Для чего это нужно? В большинстве случаев это не требуется. Но полезно для калибровки датчиков влажности или для расчета требуемого для полива количества воды.
Собственно влажность почвы
Итак, мы разобрались с тем, что такое почва и что влияет на ее способность удерживать влагу. Теперь переходим к собственно определениям понятия влажности.
Абсолютная влажность — содержание влаги в почве по отношению к ее массе.
Источник