Коэффициент гигроскопичности почвы это

Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений

Soils. Methods of determination of moisture, maximum hygroscopic moisture and moisture of steady plant fading

Дата введения 1990-06-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственным агропромышленным комитетом СССР

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27.09.89 N 2924

3. Срок первой проверки — 1994 г.

4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер пункта, подпункта, приложения

1.2; 2.1.2; 2.2; 3.1.2; 3.2

6. Ограничение срока действия снято по протоколу N 4-93 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 4-94)

7. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Декабрь 2005 г.

Настоящий стандарт распространяется на некаменистые почвы, т.е. почвы, в которых массовая доля частиц крупнее 3 мм не превышает 0,5%, и устанавливает методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений.

1. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ

Сущность метода заключается в определении потери влаги при высушивании почвы.

Предельное значение суммарной относительной погрешности метода при доверительной вероятности =0,95 составляет, % от измеряемой величины:

1.1. Метод отбора проб

1.1.1. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение почвенных проб — по ГОСТ 17.4.3.01, ГОСТ 17.4.4.02, ГОСТ 12071, для агрохимических исследований — по ГОСТ 28168.

1.1.2. Пробу, поступившую на анализ, тщательно перемешивают. Методом квартования из нее отбирают две аналитические пробы массой 15-50 г каждая (чем ниже влажность, тем больше масса пробы).

1.2. Аппаратура, материалы и реактивы

Весы лабораторные 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 100 г по ГОСТ 24104*.

* С 1 июля 2002 г. введен в действие ГОСТ 24104-2001 (здесь и далее).

Гири аналитические 2-го класса точности по ГОСТ 7328*.

* С 1 июля 2002 г. введен в действие ГОСТ 7328-2001.

Шкаф сушильный с регулятором температуры от 80 до 105°С с погрешностью регулирования до 2°С.

Стаканчики весовые алюминиевые с крышками ВС-1.

Эксикатор исполнения 2 по ГОСТ 25336 со вставкой исполнения 1 по ГОСТ 9147.

Кальций хлористый технический.

1.3. Подготовка к анализу

1.3.1. Подготовку весов, сушильного шкафа, весовых стаканчиков и эксикатора выполняют согласно приложению 1.

1.3.2. Чистые пронумерованные стаканчики ВС-1 сушат в шкафу при температуре (105±2)°С в течение 1 ч, вынимают из шкафа, охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием и взвешивают с погрешностью не более 0,1 г.

1.4. Проведение анализа

1.4.1. Аналитические почвенные пробы помещают в пронумерованные, высушенные и взвешенные стаканчики и закрывают их крышками.

1.4.2. Стаканчики и почву в стаканчиках взвешивают с погрешностью не более 0,1 г.

1.4.3. Стаканчики открывают и вместе с крышками помещают в нагретый сушильный шкаф.

Почву высушивают до постоянной массы при температуре:

(105±2)°С — все почвы, за исключением загипсованных;

(80±2)°С — загипсованные почвы.

Время высушивания до первого взвешивания:

незагипсованных почв: песчаных — 3 ч, других — 5 ч;

загипсованных почв — 8 ч.

Время последующего высушивания:

песчаных почв — 1 ч;

других почв, в том числе загипсованных — 2 ч.

1.4.4. После каждого высушивания стаканчики с почвой закрывают крышками, охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием и взвешивают с погрешностью не более 0,1 г. Если взвешивание производят не позднее 30 мин после высушивания, можно охлаждать закрытые стаканчики на открытом воздухе без эксикатора. Высушивания и взвешивания прекращают, если разность между повторными взвешиваниями не превышает 0,2 г. Почвы с высоким содержанием органического вещества могут при повторных взвешиваниях иметь большую массу, чем при предыдущих, из-за окисления органического вещества при высушивании. В таких случаях для расчетов следует брать наименьшую массу.

1.5. Обработка результатов

1.5.1. Массовое отношение влаги в почве ( ) в процентах вычисляют по формуле

где — масса влажной почвы со стаканчиком и крышкой, г;

— масса высушенной почвы со стаканчиком и крышкой, г;

— масса пустого стаканчика с крышкой, г.

За результат анализа принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений. Вычисления проводят до второго десятичного знака с последующим округлением результата до первого десятичного знака.

1.5.2. Допускаемые относительные отклонения результатов параллельных определений от их среднего арифметического при доверительной вероятности =0,95 составляют, % от измеряемой величины:

Источник

Морфологические признаки почв (стр. 4 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Чем выше коэффициент структурности, тем более оструктурены почвы. Если Кс более 1 почвы считаются оструктуренными, если меньше 1 слабооструктуренными и если менее 0,3 – бесструктурными.

Материалы и оборудование: 1. Набор сит диаметром ячеек 10; 7; 5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25 мм; 2. Технохимические весы.

Определение гигроскопической воды в почве и расчет коэффициента гигроскопичности

Значение анализа. Гигроскопичность – это способность почв поглощать воду из воздуха называется гигроскопической. Гигроскопичность почв зависит от влажности воздуха, содержания в почве гумуса и глинистых части, поэтому различные почвы обладают различной гигроскопичностью. Все химические анализы проводят с образцами почв в воздушно-сухом состоянии, при котором почвы содержат неодинаковое количество гигроскопической воды. Для того, чтобы получить возможность сравнивать результаты анализа различных почв, полученные данные химических анализов пересчитывают на абсолютно сухую навеску почвы. Для этого необходимо определить содержание гигроскопической воды в каждом почвенном образце и рассчитать коэффициент гигроскопичности.

Принцип метода. Гигроскопическая вода удерживается почвой с большой силой и может быть удалена только при длительном высушивании почвы при температуре 1050 С в специальных сушильных шкафах. Поэтому определение гигроскопической воды в почве проводят методом высушивания при t0 1050С.

Ход анализа. 1. Взвесить на аналитических весах с точностью до четвертого знака после нуля чистый бюкс, записать номер и вес.

2. Образец почвы, измельченный и просеянный через сито с отверстиями диаметром 1 мм, рассыпают на листе чистой бумаги тонким слоем.

3. Специальным совком (ложкой) взять из разных мест почвенного образца в бюкс небольшие порции почвы так, чтобы общий вес почвы в бюксе был равен примерно 5 грамм.

4. Бюкс с почвой взвесить на аналитических весах, записать его вес и поставить с открытой крышкой в сушильный шкаф.

5. Включить шкаф, установить при помощи регулятора температуру в 1050С.

6. После высушивания в течении 6-и часов бюкс с почвой закрывают крышкой и переносят в эксикатор для охлаждения.

7. После охлаждения бюкс с почвой взвешивают на аналитических весах с точностью до четвертого знака после нуля, вес записывают, а бюкс с почвой ставят для высушивания в сушильный шкаф на 2 часа для контроля.

8. Через два часа бюкс с почвой переносят из сушильного шкафа в эксикатор для охлаждения. После охлаждения взвешивают на аналитических весах и полученный результат сравнивают с весом после первого высушивания. Если вес одинаков, то производят расчет гигроскопической влаги и коэффициента гигроскопичности. Если же вес бюкса с почвой после двухчасового высушивания изменился, операцию по высушиванию повторяют до получения постоянного веса.

9. Результаты проведенного последования записывают в рабочую тетрадь по следующей форме:

Форма записи и примерный расчет

Глубина взятого образца в см

Вес пустого бюкса, г

Вес бюкса с почвой до высушивания, г

Вес бюкса с почвой после высушивания, г

Вес испарившейся воды, г

Вес абсолютно сухой почвы, г

10. Расчет гигроскопической влаги проводят по формуле:

где W(г) – влага гигроскопическая;

В-С – вес испарившейся воды в граммах;

С-А – вес абсолютно сухой почвы

100 – коэффициент пересчета в проценты

Примерный расчет: Wr = · 100=4,9

11. Рассчитать коэффициент гигроскопичности. Коэффициент гигроскопичности равен отношению 100 к 100 минус процент влаги в данном почвенном образце. Пример расчета:

где Кг – коэффициент гигроскопичности.

УСКОРЕННЫЙ МЕТОД ВАЛОВОГО АНАЛИЗА ПОЧВ

Значение анализа. Валовым анализом называется комплекс определений, позволяющих установить валовый, или элементарный состав почв, т. е. получить представление об общем содержании в почве химических элементов или их окислов.

Данные валового анализа дают возможность проследить изменения в содержании химических элементов по почвенному профилю по сравнению с почвообразующей породой и установить направленность почвообразовательного процесса. Кроме того, этот анализ позволяет определить потенциальные запасы различных химических элементов.

Валовый анализ включает определение гигроскопической воды, потери при прокаливании, содержания органического углерода и азота, а также содержание окислов, которые входят в состав минеральной части почв (SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MnO, CaO, MgO, SO3, P2O5, K2O, Na2O). В карбонатных почвах проводят еще определение СО2 карбонатов.

На проведение полного валового анализа почв принятыми в почвоведении «классическими» методами аналитику приходится затрачивать много времени. Поэтому в настоящее время разработаны более быстрые методы валового анализа почв, которые дали при проведении большого числа сравнительных определений наилучшую воспроизводимость и результаты, очень близкие к данным, которые были получены при анализе «классическими» методами. Ускоренный валовый анализ почв требует в два раза меньше времени для выполнения этих анализов.

Принцип метода. Многие химические соединения в почве отличаются тем, что не растворяются в воде и кислотах. Для перехода нерастворимых соединений почвы в растворимые производят сплавление почвы с углекислыми щелочами или разложению фтористоводородной кислотой. В обоих случаях разложение минеральной части почвы проводят в платиновой посуде. В сплаве определяют содержание SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MnO, CaO, MgO, SO3 и P2O5. Для определения содержания в почве К2О и Nа2О почву разлагают фтористоводородной кислотой. Следовательно, определение состава минеральной части почв состоит из двух процессов: 1) сплавление почвы с углекислыми щелочами или разложению ее фтористоводородной кислотой и 2) определение различных соединений.

СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ХОД АНАЛИЗА

Подготовка почвы к анализу. 1. Отбирают пробу почвы весом 3-4 грамма из подготовленного и просеянного через сито с отверстиями 1 мм образца таким же способом, как и при подготовке почвы для определения гумуса, который описан нами раньше.

2. Тщательно растирают взятую среднюю пробу почвы в агатовой или яшмовой ступке до состояния тонкой пудры. Если растирание проведено плохо, то сплавление почвы углекислыми щелочами может не произойти. Поэтому тщательному растиранию почвы следует уделить особое внимание.

Определение гигроскопической воды

1. На аналитических весах с точностью до 0,0001 г. взвешивают платиновый тигель.

2. Отвешивают в платиновый тигель с точностью до 0,0001 1 грамм тонко растертой в агатовой ступке почвы.

3. Тигель с почвой ставят в сушильный шкаф и высушивают в течение 3 часов при 1050С.

После этого тигель с почвой охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Затем повторно ставят тигель в сушильный шкаф на 1-2 часа для высушивания, охлаждают после этого и взвешивают. Если в весе после первого и второго высушивания нет разницы, то содержание гигроскопической воды высчитывают по формуле:

где а – вес испарившейся воды;

в – вес абсолютно сухой почвы;

100 – коэффициент пересчета в проценты.

5. Результаты проведения исследования записывают в рабочую тетрадь по следующей форме: (пример)

Источник

ПОЧВЕННО-ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ

Перечисленные формы влаги не являются постоянными по количественному содержанию воды и изменяются в зависимости от уровня влажности почвы. В практике для оценки почв и для почвенно-гидрологических расчетов пользуются константными категориями, постоянными для каждой почвы и ее горизонтов.

Почвенно-гидрологическими константами называют граничные значения влажности, при которых количественные изменения в подвижности и свойствах воды переходят в качественные.

Максимальная гигроскопичность (МГ) — максимально возможное содержание в почве гигроскопической воды. Соответствует уровню влажности, когда почва полностью насыщена из атмосферы с относительной влажностью воздуха 94–99%. Глинистые почвы характеризуются величинами МГ 12—20%, суглинистые — 6—12%, легкие почвы — менее 6% от веса. Вода в состоянии максимальной гигроскопичности недоступна растениям. Это «мертвый запас влаги».

Влажность завядания растений (ВЗ) или коэффициент завядания — уровень влажности в почве, при котором начинается устойчивое завядание растений. Влажность завядания служит нижней границей продуктивной влаги. Ее определяют непосредственно, фиксируя влажность почвы, при которой растения начинают завядать. Используются также величины максимальной гигроскопичности:

где МГ — максимальная гигроскопичность; К — коэффициент завядания, зависящий от растения и типа почвы. В среднем К = 1,50 для тяжелых почв и 1,25 — для легких.

Влажность разрыва капилляров (ВРК). Капиллярно-подвешенная вода при испарении передвигается в жидкой форме к испаряющей поверхности в пределах всей промоченной толщи по капиллярам, сплошь заполненным водой. Но при определенном снижении влажности, характерном для каждой почвы, восходящее передвижение этой воды прекращается или резко затормаживается. Потеря способности к такому передвижению объясняется тем, что в почве при испарении исчезает сплошность заполнения капилляров водой, т. е. в ней не остается систем пор, сплошь заполненных влагой и пронизывающих промоченную часть почвенной толщи. Эта критическая величина влажности названа влажностью разрыва капиллярной связи (ВРК). При этом вода неподвижна, но физиологически доступна растениям.

ВРК называют также критической влажностью, так как при влажности ниже ВРК рост растений замедляется и их продуктивность снижается. В почвах и грунтах эта величина варьирует довольно сильно, составляя в среднем около 50—60% от наименьшей влагоемкости почв. На содержание воды, соответствующей ВРК, помимо гранулометрического состава почв, существенное влияние оказывает их структурное состояние. В бесструктурных почвах запасы воды расходуются на испарение значительно быстрее, чем в почвах с агрономически ценной структурой. Поэтому в них влажность будет быстрее достигать ВРК, т. е. обеспеченность влагой растений снижаться будет быстрее.

Максимальная молекулярная влагоёмкость почвы (ММВ). Максимальная молекулярная влагоёмкость почвы (ММВ)характеризует область перехода (является границей) между плёночной рыхло связанной и капиллярной свободной водой (Воронин, 1984, 1986). Величину ММВ определяют, подвергая насыщенный водой до тестообразного состояния образец почвенного горизонта давлению в 1 мПа. Кроме того, имея данные о ММВ, мы можем с достаточной степенью точности получить и такую важную характеристику почвы, какой является её удельная поверхность:

S_уд = 3, 6232×ММВ, м 2 /грамм.

Наименьшая влагоемкость (НВ) — максимально возможное количество влаги в почве, которое остается в ней после оттока гравитационной воды. При глубоком залегании грунтовых вод НВ – это максимально возможное содержание капиллярно подвешенной влаги. НВ изменяется в различных почвах в довольно широких пределах: от 5 до 10% от массы у легких почв до 55% у некоторых тяжелых почв. Полевую влагоемкость не следует путать с полевой влажностью, которая представляет количество воды в почве определяемое в конкретный момент.

НВ является важнейшей почвенно-гидрологической величиной, характеризующей способность почвы накапливать влагу и удерживать её в поле действия гравитационных сил.

Полная влагоемкость (ПВ)— это влажность, при которой все поры почвы заполнены водой, т. е. полная водовместимость почвы.

Анализ гидрологических констант позволяет оценивать количественно запасы продуктивной влаги в почвах. Обычно это вода, находящаяся в пределах двух констант — от ВЗ до НВ.

Влажность почвы, ее влагоемкость и константы выражают в процентах от массы почвы, или в процентах от объема, что удобно сопоставлять с объемом почвенных пор, учитывая, что плотность воды равна единице. Выражается влагоемкость также в кубических метрах на гектар. В данном случае ее удобно сопоставлять с нормами орошения. Кроме того, количество воды в почвах часто рассчитывают в миллиметрах, что дает возможность сравнивать количество почвенной влаги с атмосферными осадками и объемом воды на определенной площади (1 мм равен 10 м 3 воды на 1 га).

Важной характеристикой водных свойств почвы является ее водопроницаемость. Водопроницаемость — способность почвы воспринимать и пропускать через себя объем воды в единицу времени через единицу поперечного сечения почвы. Различают две стадии водонепроницаемости — впитывание и фильтрацию. Если поры почвы лишь частично заполнены водой, то при поступлении воды наблюдается ее впитывание в толщу почвогрунта; когда почвенные поры полностью насыщены водой, происходит фильтрация воды, т. е. движение в условиях сплошного потока жидкости.

В природе чаще наблюдается движение влаги при неполном насыщении пор водой. Фильтрация может проявиться лишь при выпадении большого количества осадков, бурном снеготаянии или при орошении большими нормами.

Водопроницаемость зависит от пористости почв, их гранулометрического состава, структурного состояния. Пески быстро фильтруют воду, а глины медленно. Структурный глинистый чернозем хорошо водопроницаем, а глыбистый бесструктурный солонец практически является водоупором.

Н.А. Качинским предложена градация почв по водопроницаемости. Если почва пропускает за час 1000 мм воды, водопроницаемость считается провальной, от 1000 до 500 мм — излишне высокой, от 50С до 100 — наилучшей, от 100 до 70 — хорошей, от 70 до 30 — удовлетворительной; менее 30 мм – неудовлетворительной.

Коэффициент фильтрации.Коэффициент фильтрации (K_f) определяют на компрессионно-фильрационном приборе из полевой лаборатории Литвинова или с использованием монолитов. Это количество воды профильтровавшееся через слой почвы единичной длины единичной площадью сечения потока в единицу времени при единичном напоре.

Отметим лишь, что при лабораторных определениях величины НВ на почвенных монолитах время, необходимое для полного стекания гравитационной влаги (а следовательно, и время определения НВ), будет зависеть от величины коэффициента фильтрации (K_f ) исследуемого горизонта почвы, что учтено в таблице 7.

Зависимость времени определения величины НВ от значений коэффициента фильтрации почвенного горизонта.

K_f, см/сек	Время определения НВ при высоте образца в см
1×10 -2	3 — 5 мин	15 — 20 мин
1×10 -3	35 — 40 мин	1,5 — 2 часа
1×10 -4	5,5 — 6 часов	24 часа
1×10 -5	48 — 50 часов	9 суток
1×10 -6	20 суток	—

Категории влаги и почвенно-гидрологические константы (по Роде):

МАВ – максимальная адсорбированная влага, МГ – максимальная гигроскопическая влага, ВЗ – влажность завядания, ВРК – влажность разрыва капилляров, НВ – наименьшая влагоемкость, ПВ – полная влагоемкость.

Источник