Определение строения пахотного слоя почвы

Агрофак

• 
• 
• 

Строение пахотного слоя

Соотношение между объемами твердой фазы и промежутков в почве и объемами некапиллярных и капиллярных пор называют строением пахотного слоя.

Почвенные поры условно разделяют на некапиллярные и капиллярные. Первые находятся между почвенными микроагрегатами и крупными песчаными частицами, вторые расположены внутри почвенных агрегатов (внутриагрегатные поры), а также между частицами почвы, касающимися агрегатов.

Общий объем почвенных промежутков называют скважностью, или порозностью, почвы. Скважность складывается из капиллярной и некапиллярной.

Объем капиллярных пор в процентах от всего объема почвы называют капиллярной скважностью, а объем некапиллярных промежутков — некапиллярной скважностью. Такое условное деление общей скважности дает возможность сделать оценку некоторых физических свойств почвы.

А. Г. Дояренко в результате многолетних исследований факторов жизни растений в поле пришел к такому выводу: «Все интересующие нас свойства пашни определяются наличием в почве капиллярной и некапиллярной скважности и их соотношением». Эти соотношения он предложил положить в основу оценки качества различных приемов обработки почвы и обрабатывающих орудий.

Строение пахотного слоя зависит от диаметра агрегатов, их расположения, внутриагрегатной порозности и содержания в почве пыли. Путем изменения строения пахотного слоя можно усиливать или ослаблять жизнедеятельность аэробных или анаэробных бактерий. При усилении развития аэробных бактерий ускоряется минерализация органических веществ, а при его замедлении становятся интенсивнее анаэробные процессы и медленнее разлагается органическое вещество.

Установлено, что при увеличении некапиллярной скважности усиливается движение влаги из верхних слоев почвы в нижние, а капиллярной — возрастает ее приток в верхний слой по капиллярам. При разрушении их подача влаги из нижних горизонтов в верхние прекращается.

Принято считать для дерново-подзолистых почв наиболее благоприятным соотношением между объемами некапиллярных промежутков и капиллярных пор 1:1 или первый должен быть несколько больше второго.

При соотношении капиллярной и некапиллярной скважности 1:1 устанавливаются наилучшие условия водного, воздушного и пищевого режимов почвы. Выявлено, что строение пахотного слоя можно регулировать путем изменения сложения (плотности) почвы и структуры.

Под плотностью почвы понимается отношение ее массы к объему (в г на 1 см3). Она зависит от взаимного расположения частиц («упаковки»), их формы, минералогического состава и содержания в почве органических веществ.

Не следует смешивать понятие плотность с понятием твердости почвы. Твердостью называют способность почвы оказывать сопротивление силе вдавливания (нажима). Ее выражают в килограммах на 1 см2. Она зависит от плотности, связности и влажности. Как твердость, так и плотность — важные показатели физических свойств почвы.

Обычно плотными считают почвы, которые трудно обрабатываются. Но бывают случаи, когда труднообрабатываемые тяжелосуглинистые почвы с повышенным количеством органического вещества могут иметь плотность меньше, чем легкообрабатываемые супесчаные почвы.

По мере уплотнения верхнего слоя у глинистых и суглинистых почв уменьшается поступление в растение азота. Это обусловлено снижением аэрации почвы и замедлением минерализации органического вещества. Кроме того, у плотных почв возрастает содержание влаги в связанном состоянии. Резкое ее увеличение наблюдается уже при плотности 1,5—1,6 г на 1 см3.

При плотности 2 г на 1 см3 вся почвенная влага становится недоступной растениям. В опытах Б. Н. Мичурина при плотности 1,1 влажность завядания растений была 11%, а при плотности 1,6—19%. Уплотнение способствует увеличению теплопроводности, а это, в свою очередь, оказывает влияние на температуру почвы. Например, в случае применения после посева культуры гладкого катка температура уплотненного слоя в дневное время повышается на 3—4°.

На плотность почвы влияет ее обработка, изменение почвенной структуры, внесение органических удобрений, замерзание воды, набухание.

Во время работы сельскохозяйственных орудий изменяются объемы капиллярных и некапиллярных промежутков. При дроблении крупных агрегатов на мелкие увеличивается количество некапиллярных промежутков, а отношение их к капиллярным достигает максимальной величины.

Когда происходит дробление мелких комков (0,5—0,25 мм) и возрастает содержание агрегатов меньше 0,25 мм, увеличивается объем капиллярных промежутков и значительно снижается объем некапиллярных.

Корни культурных растений во время роста преодолевают значительное сопротивление почвы. Однако на сильно уплотненных почвах их рост замедляется или вообще прекращается. Но из этого нельзя сделать вывод, что в рыхлых почвах лучше развивается корневая система. Известно много случаев, когда на уплотненной почве растения росли лучше, чем на рыхлой. На сильно рыхлой почве иногда наблюдается обрыв корней вследствие быстрого ее оседания в период обильных дождей. В опытах В. В. Цветкова при плотности почвы 1,3 на седьмой день после посева яровая пшеница имела полевую всхожесть 60%, а па рыхлой (1 г на см3)—52%. Через 10 дней она составила соответственно 88 и 84%.

Культурные растения предъявляют различные требования к уплотнению почвы. Так, картофель, кормовые корнеплоды, сахарная и столовая свекла хорошо растут и дают высокие урожаи только на рыхлых почвах.

Отношение многолетних бобовых и злаковых трав к плотности почвы зависит от возраста. Молодые растения, особенно красного клевера, очень плохо переносят уплотнение верхнего слоя почвы. На второй год жизни и в последующие они могут нормально произрастать и на сравнительно уплотненной почве. На рост растений влияет и плотность подпахотного горизонта, который препятствует нормальному распространению корневой системы как вглубь, так и вширь. На почвах с уплотненным подпахотным горизонтом рекомендуют применять вспашку с почвоуглубителями или другими орудиями.

Источник

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