close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Водно - физические и биологические свойства почвы. Учебно-методическое пособие.

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра земледелия, почвоведения и агрохимии
ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИЕ,
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА ПОЧВЫ
Учебное издание
ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ
Учебно-методические пособие для лабораторно-практических
занятий по земледелию для студентов направления подготовки
35.03.04 Агрономия и 35.03.07 Технология производства и переработки
сельскохозяйственной продукции
Учебно-методические пособие
для лабораторно-практических занятий
по земледелию
Технический редактор М.Н. Рябова
Корректор Н.А. Иванов
Верстка Г.В. Веприкова
Подписано в печать 28.06.2016. Формат 60×84/16. Печать трафаретная.
Усл. печ. л. 2,61. Тираж 200 экз. Заказ № 8166.
Отпечатано в Издательском центре ОГАУ
460014, г. Оренбург‚ ул. Челюскинцев‚ д. 18. Тел. (3532) 77-61-43.
Оренбург
Издательский центр ОГАУ
2016
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 631.41/.43
ББК 40.3
В62
Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом Оренбургского
государственного аграрного университета.
Составители:
Г. В. Петрова, доктор с.-х. наук, профессор;
Ф. Г. Бакиров, доктор с.-х. наук, профессор;
С. А. Федюнин, кандидат с.-х. наук, доцент;
А. П. Долматов, кандидат с.-х. наук, доцент;
В. Н. Диденко, и.о. зав. кафедрой земледелия, почвоведения
и агрохимии, кандидат с.-х. наук, доцент;
И. В. Васильев, кандидат с.-х. наук, доцент;
А. В. Кащеев, кандидат с.-х. наук, преподаватель;
Ю. Н. Бакаева, кандидат с.-х. наук, преподаватель
В62
Водно-физические, технологические и биологические свойства почвы:
учебно-методическое пособие для лабораторно-практических занятий по
земледелию для студентов направления подготовки 35.03.04 Агрономия и
35.03.07 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции / под общ. ред. В. Н. Диденко. – Оренбург: Издательский центр ОГАУ,
2016. – 45 с.
В учебно-методическом пособии представлены методики определения морфологических, физико-механических, водных и биологических свойств почвы.
Пособие снабжено вспомогательными материалами и примерами.
Учебно-методические пособие адресовано для студентов направления подготовки 35.03.04 Агрономия и 35.03.07 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции
УДК 631.41/.43
ББК 40.3
© Издательский центр ОГАУ, 2016
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РАЗДЕЛ 1 АГРОФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ
1.1 Определение плотности твердой фазы почвы
(удельной массы почвы)
Плотностью твердой фазы почвы называется отношение массы твердой
фазы почвы определенного объема к массе воды того же объема при 4оС,
или масса 1 см3 абсолютно сухой твердой фазы почвы.
Плотность твердой фазы почвы зависит от содержания органических
и минеральных веществ в почве. Так, плотность торфянистых почв примерно равна 1,8 – 2,0, черноземных – 2,35 – 2,60, дерново-подзолистых –
2,54 – 2,65 г/см3.
Определение производится с помощью пикнометра (стеклянная колба
определенного объема).
Ход работы
1. Взятый в поле образец почвы доводят до воздушно-сухого состояния,
растирают и просеивают через сито с диаметром отверстий 1 мм. При этом
из почвы удаляют органические остатки и камни.
2. Из просеянной почвы берут 2 пробы по 10 г каждая. Одну из них
помещают в предварительно взвешенный бюкс (алюминиевый стаканчик)
и ставят в сушильный шкаф для определения массы абсолютно сухой почвы (Р). Высушивание проводят при температуре 105 °С до постоянной массы (6 – 8 часов).
Вторая проба используется для определения удельной массы почвы.
Берут пикнометр, наполняют его до метки дистиллированной водой и взвешивают (М).
3. После этого из пикнометра отливают примерно 1/2 объема воды
и вторую навеску без потерь переносят в колбу и медленно кипятят 30 мин
(для удаления воздуха). Дав остыть, пикнометр доливают дистиллированной водой до метки, удаляют органические остатки и вновь уровень доводят водой до метки. Пикнометр тщательно вытирают снаружи и взвешивают (В).
4. Зная массу абсолютно сухой почвы (Р), массу пикнометра с водой
и почвой (В) и массу пикнометра с водой (М), находят объем абсолютно
сухой почвы (V). Для этого к массе пикнометра с водой (М) прибавляют
массу абсолютно сухой почвы в пикнометре (Р) и из полученной суммы
вычитают массу пикнометра с водой и почвой.
Разность является показателем объема абсолютно сухой почвы:
V = (М + Р) – В. Так как 1 г воды занимает объем 1 см3, то полученная раз3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ность в граммах будет соответствовать объему почвы в см3. Известно, что
сухая масса тела равна произведению объема на его плотность Р = V × d,
отсюда:
d=
P.
V
1.2 Определение плотности почвы и строения
(сложения) пахотного слоя почвы методом
насыщения в цилиндрах
1.2.1 Плотность почвы
Плотность почвы (средняя плотность почвы, объемная масса почвы) –
масса 1 см3 абсолютно сухой почвы в ее естественном сложении.
Плотность на разных почвах меняется в довольно широких пределах
и зависит от времени (осенью выше, чем весной), способа обработки почвы, содержания органического вещества (гумуса), гранулометрического состава, структуры и др.
Величина плотности почвы для разных культур неодинакова. Оптимальное значение плотности черноземов южных (учебное поле ОГАУ) находится в пределах: 1,10 – 1,27 г/см3 – для зерновых культур; 1,09 – 1,20 –
для кукурузы (А. В. Кислов).
Снижение плотности почвы против оптимальных значений вызывает
повышение потерь воды через конвекционно-дифузное испарение, а также возможен обрыв корней при оседании почвы. Повышение плотности
приводит к уменьшению воздухо- и водопроницаемости, влагоемкости, доступности воды для растений, ухудшению роста корней.
Работа по определению плотности почвы слагается из двух этапов – полевого и лабораторного.
В поле на участке, где хотят определить плотность почвы, в нескольких
местах по диагонали берут почвенные образцы с ненарушенным сложением. Образцы вырезаются из почвы послойно специальными цилиндрами
с режущими кромками. Избыток образца срезается вровень с краями цилиндра, после чего он закрывается крышками и очищается от прилипшей
на внешнюю сторону почвы. В этикетке записываются следующие сведения: дата и место взятия образца, слой почвы (см), из которого взят образец,
и номер патрона.
Одновременно для определения полевой влажности берутся образцы
почвы в бюксы. Дальнейшая работа ведется в лаборатории.
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. С этикетки переписываются следующие данные.
Место, время пробы _____________________________
Дата __________________________________________
Вариант _______________________________________
Слой почвы ____________________________________
2. Результаты измерений и расчеты сводят в таблицу 1.
СОДЕРЖАНИЕ
Плотность почвы (d0),
г/см3
Масса абсолютно сухой
почвы в цилиндре (М а/с)
Влажность почвы (W), %
с почвой после
высушивания (в2)
с почвой до
высушивания (в1)
пустого (в)
Порядок расчета основных показателей следующий.
1. Объем цилиндра или объем взятого образца почвы (см3):
V=
π D2
4
∙ Н,
где π = 3,14;
D – диаметр патрона, см;
Н – высота цилиндра, см.
2. Влажность почвы (%) – отношение массы испарившейся воды к массе абсолютно сухой почвы:
W=
в1 − в2
.
в2 − в
3. Масса абсолютно сухой почвы в цилиндре:
Ма/с =
В2 ⋅ (в2 − в )
.
в1 − в
4. Плотность почвы (г/см3):
d0 =
44
Масса бюкса, г
Номер бюкса
Масса в/с почвы (В2), г
В2=В1-В
Масса цилиндра с в/с
почвой (В1), г
Масса цилиндра (В), г
Объем цилиндра (V), см3
Высота цилиндра (Н), см
Диаметр цилиндра (Д), см
Номер цилиндра
Таблица 1 – Результаты определения плотности и влажности почвы
Название почвы
РАЗДЕЛ 1
АГРОФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ПОЧВЫ .................................................................................................. 3
1.1 Определение плотности твердой фазы почвы (удельной массы
почвы) ................................................................................................ 3
1.2 Определение плотности почвы и строения (сложения) пахотного
слоя почвы методом насыщения в цилиндрах ..................................... 4
1.3 Структура почвы и определение агрегатного состава методом
Н. И. Саввинова ............................................................................... 11
1.4 Оценка устойчивости почвы к ветровой эрозии ........................ 15
1.5 Оценка устойчивости почвы к водной эрозии по водопрочности
почвенных комочков (метод Д. Г. Виленского) ................................. 16
1.6 Физико-механические свойства почвы и определение границ
пластичности по методу Аттерберга ............................................ 18
РАЗДЕЛ 2
ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ ......................................................... 24
2.1 Определение полевой влажности почвы термостатно-весовым
методом .......................................................................................... 25
2.2 Определение максимальной гигроскопичности почвы по методу
А. В. Николаева ................................................................................ 26
2.3 Определение максимальной молекулярной влагоемкости почвы
по методу А. Ф. Лебедева (метод пленочного равновесия) ............... 28
2.4 Расчет запаса влаги в почве, суммарного потребления
и коэффициента водопотребления .................................................. 29
2.5 Определение водопроницаемости, водоподъемности
и влагоемкости почвы лабораторными методами ........................... 32
РАЗДЕЛ 3
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ ....... 39
3.1 Ускоренное определение валового содержания органических
веществ в почве методом прокаливания .......................................... 39
3.2 Определение биологической активности почвы
по методу Г. М. Оганова .................................................................. 40
3.3 Определение биологической активности почвы
методом льняных полотен ............................................................... 41
ЛИТЕРАТУРА ...................................................................................... 43
М ас .
V
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Все обозначения приведены в таблице 1.
Зная плотность почвы, можно определить следующие показатели.
1. Общая пористость – V2(%):
⎛ d0 ⎞
d − d0
V2 =
⋅100 или V2 = ⎜1 − ⎟ ⋅100 ,
d
⎝ dу ⎠
где d, dy – удельная масса почвы, г/см3;
d0 – объемная масса почвы, г/см3.
2. Масса почвы – М (т/га):
М = d0∙ V,
где V – объем определенного слоя почвы в м3 (для слоя почвы 0 – 30 см,
V=10000 м2×0,3 м=3000 м3).
3. Валовые запасы гумуса – Мг(т/га):
Мг =
ЛИТЕРАТУРА
1. Практикум по земледелию / И. П. Васильев и др. – М.: КолосС,
2005. – 424 с.
2. Земледелие в Среднем Поволжье / под ред. Г. И. Казакова. – М.: КолосС, 2008. – 308 с.
3. Агрономическое почвоведение / В. И. Кирюшин. – М.: КолосС,
2010. – 687 с.
4. Методика исследования почв урбанистических территорий / Н.Г. Федорец, М.В. Медведева. – Петрозаводск, 2009. – 84 с.
Г ⋅М
,
100
где Г – содержание гумуса в % к массе абсолютно сухой почвы (для почвы
учебно-опытного поля ОГАУ запас гумуса в 0 – 30 см слое составит:
4,2 %×3000 м3 ×1,22 г/см3 : 100 = 153,72 т).
1.2.2 Строение (сложение пахотного слоя почвы)
В земледелии строением (сложением) пахотного слоя называют соотношение объемов, занимаемых твердой фазой почвы и различными видами пор. Оно определяется взаимным расположением почвенных агрегатов
и частиц и зависит от гранулометрического состава, структуры, особенностей механической обработки почвы, а также от развития корневых систем
культурных и сорных растений и деятельности почвенной фауны.
Строение пахотного слоя оказывает большое влияние на водный, воздушный и тепловой режимы почвы, интенсивность биологических процессов, газообмен между почвой и атмосферой и ряд других свойств почвы.
Показателями строения почвы являются: общая пористость, соотношение капиллярной и некапиллярной пористости.
Объем всех промежутков (пор) между частицами твердой фазы почвы,
занятый водой и воздухом, называется общей пористостью, или скважностью почвы.
Объем крупных пор называется некапиллярной скважностью, она
определяет воздушный режим почвы.
Объем мелких пор составляет капиллярную скважность, которая определяет водный режим почвы.
6
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ход определения
Чистые обезжиренные стеклышки (8 × 10 см) обшивают с двух сторон
чистой льняной тканью (шелковыми нитками). Масса ткани, которая пришивается на стекло, заранее установлена. На один участок рекомендуется
подготовить не менее 9 стекол, обшитых тканью. Стекла, предназначенные
для каждого участка, заворачиваются в крафтовскую бумагу и стерилизуются. Начиная с поверхности, проделывают ножом или лопатой вертикальные
щели в почве на глубину 10 см и вставляют подготовленные стекла. Если
планируются исследования более глубоких слоев, то рядом с предыдущими
в почве делаются щели на нужную глубину.
В полевом журнале записывается исходная масса ткани, время закладки
стекол, количество их на одной пробной площади. Поэтому, чтобы обнаружить все стекла, закопанные в почву, прежде чем выполнять модельный эксперимент, необходимо выявить ориентиры (старое дерево, большой камень,
расположение относительно тропинки и пр.), а также установить колышки.
Один конец колышка лучше закрасить белой краской, можно также воспользоваться обычными карандашами или ручками. Это позволит точно определить
место закладки стекол даже спустя 6 месяцев после постановки эксперимента.
Съемку опыта по разложению льняного полотна производят в зависимости от целей работы.
По окончании эксперимента стекла осторожно извлекают из почвы,
помещают в полиэтиленовый мешок. В лаборатории ткань отмывают от
почвы и продуктов полураспада, подсушивают и взвешивают. Если стекол
много, то ткань можно поместить в бюкс, обязательно записав номер бюкса
в тетрадь.
По убыванию массы судят об интенсивности процесса разрушения
целлюлозы. Шкала интенсивности разрушения целлюлозы приводится
в таблице.
Выраженность процесса разрушения
<10
10 – 30
30 – 50
50 – 80
>80
Оценка
очень слабая
слабая
средняя
сильная
очень сильная
Полученные данные можно представить в виде таблицы или рисунка,
в последнем случае достаточно иллюстративно можно показать изменение
целлюлозолитической способности изучаемых почв.
42
Показатели скважности выражаются в процентах от объема почвы.
В разных почвенно-климатических условиях оптимальные показатели
строения пахотного слоя будут различными.
На черноземах засушливой зоны строение пахотного слоя считается
оптимальным при отношении капиллярной скважности к некапиллярной
как 1,5 – 2,0 : 1,0. В зоне достаточного увлажнения это соотношение должно быть примерно 1:1.
Определение строения пахотного слоя обычно ведется методом насыщения образца почвы с ненарушенным сложением в специальных цилиндрах.
Объем твердой фазы почвы может быть определен путем деления массы абсолютно сухой почвы на удельную массу твердой фазы. Разница между объемом почвы в патроне и объемом твердой фазы представляет собой
общую скважность.
Объем капиллярных пор определяется путем насыщения почвенного
образца до капиллярной влагоемкости и последующим расчетом количества воды в нем методом высушивания. Масса воды, заполнившая все капилляры, приравнивается к объему капиллярных пор, т.к. 1 г воды имеет
объем, равный 1 см3.
Объем некапиллярных пор находится как разность между объемом общей пористости и объемом капиллярных пор.
Некоторые оценочные показатели строения пахотного слоя указаны
в таблице 2.
Таблица 2 – Оценочные показатели объемной массы и скважности почвы
Показатели
Средняя плотность почвы
(объемная масса), г/см3
Скважность (пористость), %
Интервалы
менее 1,10
1,10…1,25
1,30…1,40
более 1,40
более 70
65…55
менее 50
Оценка
сложение рыхлое
оптимальное
уплотненное
сильно уплотненное
излишняя
оптимальная
неудовлетворительная
Для определения строения пахотного слоя почвы используется тот же
цилиндр, что и для определения плотности почвы.
Работа ведется в следующем порядке
1. Патрон с почвой взвешивают, верхнюю крышку снимают, нижнюю
заменяют крышкой с сетчатым дном и фильтрованной бумагой. После этого патрон ставят в ванночку на капиллярное насыщение так, чтобы вода не
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
касалась почвы в патроне. После установления постоянной массы почвы
с патроном после насыщения накрыть его крышкой, сетчатое дно заменить
нижней крышкой и взвесить.
2. Содержимое патрона перенести в чашку, тщательно перемешать
и взять среднюю пробу в бюкс для определения влажности почвы при капиллярном насыщении.
3. Взвесить бюкс с отобранной почвой и поставить его в сушильный
шкаф для высушивания при t = 105 °С до постоянной массы. Данные записываются в пункты 5 – 8.
Патрон вымыть, протереть, взвесить его с крышками, замерить внутренний диаметр и высоту без крышек.
Расчет строения пахотного слоя почвы ведется по следующей форме
1. Масса цилиндра (с крышками) (В), г
2. Масса цилиндра с почвой до насыщения (В1), г __________________
3. Масса цилиндра с почвой после насыщения (В3), г _______________
4. Масса почвы в цилиндре после насыщения (В4), г ________________
В4=В3 – В
5. Номер бюкса _______________________________________________
6. Масса пустого бюкса (а), г ___________________________________
7. Масса бюкса с сырой почвой (а1), г _____________________________
8. Масса бюкса с высушенной почвой (а2), г _______________________
9. Капиллярная влагоемкость (Wк), % ____________________________
Wк =
а1 − а
⋅100.
а2 − а
10. Масса а/с почвы в патроне (М а/с), г
В4 =
а2 − а
⋅100.
а1 − а
11. Объем твердой фазы почвы (V1), см
М
V1 = ас ,
d
где d – удельная масса (плотность твердой фазы) почвы г/см3, которая
для почвы учебно-опытного поля ОГАУ в слое 0 – 30 см равна d =
2,60 – 2,62 г/см3.
12. Общий объем почвенных пор (V2), cм3
V2= V – V1
8
2. В стаканчик (тигель) помещают 25 г свежевзятой или воздушносухой почвы, закрепляют стаканчик на кронштейне, опускают в колбу и последнюю плотно закрывают пробкой. Предварительно на дно колбы наливают 20 – 25 мл 0,1 н раствора щелочи для поглощения выделяющейся из
почвы углекислоты (СО2).
3. Колбу с почвой ставят в термостат и выдерживают 12 – 24 часа при
температуре 27 – 28 °С. Для более полного поглощения СО2, выделяющегося из почвы, раствор щелочи в колбе взбалтывают 2 – 3 раза легкими круговыми движениями. Для контроля в термостате ставят аналогичную колбу
с раствором щелочи, но без почвы.
4. После выдержки в колбу добавляют 1 мл 20 %-ного раствора хлористого бария, 2 – 3 капли фенолфталеина и титруют 0,1 н раствором соляной
кислоты до исчезновения розовой окраски.
5. Разность в количестве соляной кислоты, пошедшей на титрование
щелочи в контрольной и опытной колбах, указывает на интенсивность биологических процессов в почве. Эту разность умножают на коэффициент 2,2
и получают количество СО2, которое выделилось из почвы.
6. Почва в стаканчике высушивается, после чего производится расчет
по формуле:
Х =
а ⋅ 2, 2 ⋅1000
,
в
где Х – количество выделившегося СО2, в мг на 1 кг сухой почвы;
а – количество 0,1 н раствора щелочи, связанной с СО2, в мл;
2,2 – коэффициент для перевода объема 0,1 н раствора щелочи в мг СО2;
в – масса сухой почвы в стакане, в г;
1000 – коэффициент для перевода на 1 кг почвы.
3.3 Определение биологической активности почвы
методом льняных полотен
Общие положения. Методов определения биологической активности
почв достаточно много, так как спектр задач, стоящих перед исследователем, также обширный. Однако многие методы дают информацию на
данный момент исследования и не раскрывают специфику функционирования микробиоты в пространстве и во времени. Этого недостатка лишены аппликационные методы диагностики почв, позволяющие учитывать
консциляционное влияние антропогенной среды, проследить состояние
живой компоненты почв на определенном отрезке времени. Определение
целлюлозолитической способности почв методом аппликации дает ценную
информацию о превращении лабильной фракции органического вещества,
круговороте углерода, активности целлюлозолитического комплекса.
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
несколькими каплями азотной кислоты, потом добавляют 1 мл насыщенного раствора NH4NО3, высушивают и снова озоляют.
5. Вычисляют зольность и потерю от прокаливания почвы. Зольность
в процентах к абсолютно сухой почве определяют по формуле:
ЗП = а ⋅
100 + В
,
С
где ЗП – зональность почвы (в %);
а – масса золы, г;
В – влажность почвы, %;
С – навеска воздушно-сухой почвы, г.
Потерю от прокаливания вычисляют по формуле:
А = 100 – ЗП,
где А – потеря от прокаливания, выраженная в % от массы абсолютно сухой почвы;
ЗП – зольность в % от массы абсолютно сухой почвы.
Оборудование, материалы, аппаратура: образцы почвы, тигли, весы,
муфельная печь, эксикатор, асбестовый лист, азотная кислота, насыщенный
раствор NH4NО3.
Контрольные вопросы
1. Назовите биологические показатели плодородия почвы.
2. Роль органического вещества в плодородии почвы.
3. Пути пополнения запаса органического вещества в почве.
4. Факторы, влияющие на гумификацию органического вещества в почве.
5. Назовите коэффициенты гумификации для основных органических
веществ: солома зерновых, навоз, пожнивные и корневые остатки зерновых, пропашных культур, многолетних трав.
6. Минерализация органического вещества и ее роль в плодородии почвы.
3.2 Определение биологической активности почвы
по методу Г. М. Оганова
Интенсивность разложения органического вещества зависит от биологической активности почвы, которую косвенно можно определить количеством углекислоты, выделяемой почвой.
Ход работы
1. Берут широкогорлую колбу на 400 мл с пробкой, к внутренней стороне которой прикрепляют проволочный кронштейн для подвешивания стаканчика или тигелька с емкостью 20 – 40 мл.
40
13. Объем капиллярных пор (V3), cм3
V3 = В3 – В1
14. Объем некапиллярных пор (V4) , cм3
V4= V2 – V3
о
15. Объем твердой фазы (V1 ), %
V
V10 = 1 ⋅100
V
16. Пористость (скважность) общая (V2о),%
V
V20 = 2 ⋅100
V
17. Пористость капиллярная (V3о), %
V
V30 = 3 ⋅100
V
18. Пористость некапиллярная (V4о), %
V
V40 = 4 ⋅100
V
19. Масса почвы в цилиндре до насыщения (В5), г
В5 = В1 – В
20. Объем воды в почве до насыщения (V5), см3
V5 = В5 – Ма/с
21. Объем воздуха в почве до насыщения (V6), см3
V6 = V2 – V5
22. Степень насыщения почвы водой (СН), %
СН =
V5
⋅100
V2
23. Степень аэрации почвы (СА), %
СА =
V6
⋅100
V2
24. Отношение объема твердой фазы почвы к общей пористости
V1о : V2о
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
25. Отношение капиллярной скважности к некапиллярной
V3о: V4о
26. Строение пахотного слоя почвы
V1о : V3о: V4о
По результатам работы делается вывод о том, благоприятно ли
строение пахотного слоя применительно к данной зоне.
Если строение неблагоприятно, то какие агротехнические приемы необходимы для его регулирования.
Вывод: _____________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
Оборудование и материалы: буры-цилиндры объемом 100 – 500 см3,
картонные коробки, лопаты, линейки, ножи для очистки патронов, сетчатые крышки с фильтровальной бумагой, кюветы для установки стаканов на
насыщение, алюминиевые чашки, алюминиевые бюксы, технические весы.
Контрольные вопросы
1. Что такое общая скважность почвы и как она рассчитывается?
2. Каково оптимальное соотношение между капиллярной и некапиллярной пористостями в засушливой зоне?
3. Что такое строение пахотного слоя почвы и его роль в оптимизации
водного и воздушного режимов?
4. Пути регулирования строения почвы.
5. Что называется плотностью твердой фазы почвы (удельной массой
твердой фазы), от чего она зависит?
6. Что такое объемная масса почвы и что понимают под равновесной
и оптимальной для растений средней плотностью почвы?
7. Каковы оптимальные параметры средней плотности почвы для зерновых и пропашных культур в черноземной зоне?
8. Как рассчитать степень насыщения почвы влагой в % к общей пористости при фактической влажности в поле?
9. Как влияет увлажнение и высушивание на строение почвы?
10. Что называется пористостью аэрации и как она рассчитывается?
11. Назовите оптимальные параметры общей скважности и пористости
аэрации для зерновых и пропашных культур на черноземах.
10
РАЗДЕЛ 3 БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ
3.1 Ускоренное определение валового содержания
органических веществ в почве методом
прокаливания
Органическое вещество почвы представлено растительными остатками (корешки, наземный опад), полуразложившимися остатками высохших
растений, микроорганизмов и животных, обитающих в почве, а также гумусом – сложным комплексом веществ, обычно темного цвета, равномерно
пропитывающим почву и находящимся в очень прочной связи с ее минеральной частью.
Первичным и основным источником органических веществ, из которых образуется гумус, являются остатки зеленых растений в виде наземного опада и корней. Превращение органических остатков в гумус совершается в почве при участии микроорганизмов, животных, кислорода, воздуха и воды. Совокупность процессов разложения исходных органических
остатков, синтеза вторичных форм микробной плазмы и их гумификации
составляет сущность гумусообразования.
Плодородие почвы зависит от степени богатства почвы гумусом (перегноем). При ускоренных анализах почв для суждения о запасах органических и минеральных веществ в них можно воспользоваться данными по
определению потери при прокаливании. Метод основан на сжигании органического вещества почвы в муфеле при температуре 800 °С.
Ход работы
1. В предварительно прокаленный и взвешенный тигель с крышкой отвешивают на технических весах 2 – 4 г почвы. Навеска не должна занимать
больше 2/3 объема тигля. Одновременно берут в сушильный стаканчик
3 – 5 г почвы и определяют ее влажность.
2. Открытый тигель с навеской ставят в холодную муфельную печь
и постепенно нагревают ее до 800 °С.
3. После двухчасового прокаливания при указанной температуре тигель вынимают из муфеля, ставят на асбестовый лист, закрывают крышкой
и охлаждают 5 минут. Затем тигель помещают в эксикатор на 30 минут до
полного охлаждения.
4. Охлажденный тигель взвешивают и снова ставят в муфель на прокаливание в течение 40 минут. После повторного прокаливания снова охлаждают и взвешивают, как указано выше. Прокаливание ведут до постоянной
массы или до того, как изменение массы не будет превышать 0,01 г. Если
зола при сжигании сплавилась, то после охлаждения тигля ее растворяют
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Полная влагоемкость
(ПВ), %
ПВ=(В6×100) : В5
Масса абсолютно
сухой почвы
(В5), г
В5=В3×100:(100+ГВ)
Гигроскопическая
влага (ГВ), %
Масса почвы после
полного насыщения
водой (В4), г
В4=В2-В
Масса воздушносухой почвы (В3), г
В3=В1- В
Масса цилиндра
с почвой после
полного насыщения
водой (В2), г
Масса цилиндра
с воздушно-сухой
почвой (В1), г
Масса пустого
цилиндра (В), г
Таблица 19 – Таблица определения полной влагоемкости почвы
Масса воды в почве
после полного
насыщения (В6)
В6=В4-В5
Номер цилиндра
Название почвы
38
1.3 Структура почвы и определение агрегатного
состава методом Н. И. Саввинова
Способность почвы распадаться на агрегаты (комочки) различной величины называется структурностью. Структура почвы – это различные по
величине и форме агрегаты, в которые склеены почвенные частицы.
По размеру агрегатов различают мегаструктуру, или глыбистую
(более 10 мм в диаметре), макроструктуру, или комковатозернистую
(10,0 – 0,25 мм), и микроструктуру (менее 0,25 мм). Качество структуры
почвы зависит от содержания оптимальных по размеру агрегатов и водопрочности.
Отношение массы комковатозернистой структуры (10 – 0,25 мм) к массе остальных фракций при сухом рассеивании называется коэффициентом
структурности.
Оптимальная величина этого показателя по Качинскому Н.А. более 2,3.
Наиболее агрономически ценными агрегатами для черноземов считаются комочки размером 0,25 – 3,0 мм, в зоне достаточного увлажнения –
0,5 – 5,0 мм.
Для оценки почвы по ее структурному состоянию существует шкала
(Агрофизические методы исследований почв, 1966).
Шкала оценки почвы по ее структурному состоянию
Содержание структурных агрегатов (0,25 – 10),
мм
воздушно-сухих
водопрочных
80
70
80 – 60
70 – 55
60 – 40
55 – 40
40 – 20
40 – 20
20
20
Оценка структурного состояния
отличное
хорошее
удовлетворительное
неудовлетворительное
плохое
Ход работы
А. Сухое просеивание
1. Среднюю пробу воздушно-сухой почвы от 0,5 до 2,5 кг просеивают
на ситах с диаметром отверстий 10 – 7 – 5 – 3 – 2 – 1 – 0,5 – 0,25 мм. Сверху
сита закрывают крышкой, снизу – поддоном.
2. Просеивание проводят 2 – 3 минуты спокойными наклонами всего
набора сит, при этом сухие агрегаты почвы перекатываются в соответствующие отверстия в ситах.
3. По окончании просеивания каждую фракцию взвешивают отдельно
и вычисляют ее процентное содержание от общей навески.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Фракцию меньше 0,25 мм рассчитывают по разности между взятой для
анализа почвой и суммой фракций больше 0,25 мм.
Выводы об агрегатном составе почвы: ___________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Б. Мокрое просеивание по модификации М. С. Цыганова
1. Для определения водопрочности агрегатов составляют среднюю пробу в 50 г из всех фракций агрегатов, полученных при сухом просеивании.
Для этого каждая фракция берется в количестве, равном в граммах половине процентного содержания ее в данной почве. Например: при 22 % фракции 5 – 3 мм для средней пробы берут 11 г и т.д.
В среднюю пробу фракцию меньше 0,25 мм не берут (т.к. она будет забивать мелкие сита), в таком случае средняя проба получается меньше 50 г
(на величину, соответствующую половине процентного содержания фракции мельче 0,25 мм). Для расчетов навеску считают равной 50 г.
2. Среднюю пробу переносят на верхнее сито диаметром 7 – 10 мм,
предварительно положив на него фильтровальную бумагу. Сито с почвой
ставят на капиллярное насыщение в течение 30 минут в ванночку с водой
для удаления почвенного воздуха.
3. Готовят колонку сит с диаметром отверстий поочередно сверху вниз
5 – 3 – 2 – 1 – 0,5 – 0,25 мм.
4. Пробу почвы после капиллярного насыщения переносят на верхнее
сито колонки и опускают в ванну так, чтобы слой воды был на 5 – 6 см выше
борта верхнего сита.
5. Затем медленно поднимают сита на 3 – 5 см и резко без потерь почвы опускают вниз на эту же глубину. После 10 встряхиваний верхние сита
с размером отверстий 5 – 3 – 2 мм снимают, а нижние три – еще встряхивают
5 раз и вынимают из воды.
6. Оставшиеся на ситах агрегаты смывают струей воды из промывалки
в большие фарфоровые или алюминиевые чашки и после полного их оседания воду сливают. Почву с остатком воды переносят в бюксы, высушивают
до абсолютно сухого состояния и взвешивают.
7. Для каждой фракции высчитывают ее процентное содержание путем
умножения массы фракции в граммах на 2 (т.к. средняя проба образца бралась в количестве 50 г).
Процент фракции меньше 0,25 мм определяется, вычитая из 100 сумму
процентов всех других фракций.
Необходимое оборудование: образцы почвы, совочки, весы, набор почвенных сит, чашки, бюксы, промывалки, термостат, фильтровальная бумага, емкости с водой для мокрого просеивания, ванночки для капиллярного
насыщения среднего образца почвы.
12
Ход работы
1. Берут металлический или стеклянный цилиндр высотой 20 см, диаметром – 4 см, записывают его номер, взвешивают и на сетчатое дно кладут
кружок фильтровальной бумаги, слегка смоченный водой.
2. Цилиндр наполняют почвой на 3/4 высоты, слегка уплотняют постукиванием о стол и взвешивают.
3. Цилиндр с почвой ставят в сосуд с водой, уровень которой все время
поддерживается на одной высоте с поверхностью почвы в цилиндре. Цилиндр держат в воде до тех пор, пока над почвой появится вода.
4. Цилиндр вынимают, дают стечь в течение 2 – 3 минут излишней воде,
обтирают полотенцем и взвешивают.
5. Все записи и расчеты оформляют в таблице.
Примечание: процент гигроскопической влаги в воздушно-сухой почве
дает преподаватель или определяется параллельно весовым методом.
Выводы по работе: ___________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Оборудование: стеклянный цилиндр, электрические весы, емкость с водой, почвенные образцы.
Контрольные вопросы
1. Под действием каких сил передвигаются различные формы воды
в почве?
2. Влагоемкость почвы и ее виды.
3. Приемы по увеличению влагоемкости почвы.
4. Что понимается под водопроницаемостью почвы?
5. Из каких фаз складывается водопроницаемость почвы?
6. Под действием каких сил происходит впитывание и фильтрация
в почве?
7. От каких агрофизических показателей плодородия зависит водопроницаемость почвы?
8. Что понимается под водоподъемностью почвы?
9. Чем определяется высота и скорость подъема воды?
10. Объясните замедление капиллярного движения в глинистых почвах.
11. Какое влияние на водоподъемность оказывает структура и объемная
масса почвы?
12. Способы регулирования водопроницаемости и водоподъемности
воды в почве.
13. Чем объясняется медленное вначале просачивание влаги в сильно
иссушенную почву?
37
10
15
20
25
30
Оборудование: градуированные стеклянные трубки, почвенные образцы, секундомер.
Полная влагоемкость почвы
Влагоемкость почвы – количество воды, которое поглощает и удерживает почва.
Различают следующие виды влагоемкости: полную, полевую, капиллярную.
Полная влагоемкость почвы, или наибольшая влагоемкость – наибольшее количество, которое содержится в почве при полном заполнении всех
пор водой.
Полевая влагоемкость или наименьшая влагоемкость – максимальное
количество воды, которое почва способна длительное время удерживать
после стекания гравитационной воды.
Капиллярная влагоемкость почвы представляет собой количество влаги, насыщающей капилляры при близком залегании (зеркала) грунтовых
вод, т.е. в условиях подпертой капиллярной воды.
Величина влагоемкости любой почвы зависит, главным образом, от
механического ее состава, структуры, количества органических веществ.
Влагоемкость глинистых и суглинистых почв выше, чем супесчаных и песчаных. При одинаковом механическом составе более богатые перегноем
почвы обладают и большей влагоемкостью.
Для определения влагоемкости почвы существует ряд методов. Из них
в лабораторных исследованиях для определения полной влагоемкости чаще
всего используется метод насыпных образцов.
36
Примечание: для всех сельскохозяйственных культур оптимальный коэффициент структурности почвы должен быть более 2,3
5
Скорость поднятия воды,
мм/мин
более 10
10 – 7
7–5
5–3
3–2
2–1
1 – 0,5
0,5 – 0,25
менее 0,25
Всего
Название почвы
Масса
фракции,
г
Время учета (мин) и высота
подъема воды (мм)
Таблица 3 – Агрегатный состав почвы при сухом просеивании
Таблица 18 – Таблица водоподъемности почвы
Размер
Слой
фракции
Название Вариант
почвы,
(комочки),
почвы
опыта
см
мм
3. Через определенные промежутки времени (5 мин) производят замеры подъема влаги в каждой трубке. Наблюдения проводят до прекращения
поднятия воды.
4. Скорость водоподъемности определяют делением высоты подъема
воды на время.
Структурность почвы Содержание оптимальных
(сумма агрегатов от
структурных агрегатов
Коэффициент
10 до 0,25 мм)
(от 3 до 0,25 мм)
структурности
масса, г
%
масса, г
%
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Контрольные вопросы
1. Что понимается под структурностью и структурой почвы? Оптимальные размеры структурных комочков в зонах достаточного увлажнения
и в условиях засушливого земледелия.
2. Понятие о коэффициентах структурности почвы, определение и его
показатели на окультуренных почвах.
3. Классификация структурных отдельностей по величине и форме.
4. Влияние структуры почвы на водный, воздушный, пищевой и тепловой режимы.
5. Какие фракции почвы относятся к неструктурным?
6. Факторы, влияющие на разрушение и улучшение структуры почвы.
Масса бюкса, г
Содержание
агрегатов, %
Бюксы №
Взято для
мокрого
просеивания, г
(1/2 от сухого
просеивания)
Чашки фарфор,
№
Масса почвы, г
2
Просеивание в воде
3
4
5
Масса бюкса
с почвой после
высушивания, г
1
Более 10
10…7
7…5
5…3
3…2
2…1
1…0,5
0,5…0,25
Всего:
Масса фракций
(комочков)
после
просеивания, г
Размеры
агрегатов
Таблица 4 – Агрегатный состав почвы при мокром просеивании
6
7
8
9
Вывод: _____________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
14
Рассчитать количество профильтровавшейся воды в мм за 1 час и дать
оценку водопроницаемости исследуемого образца почвы по шкале Н. А. Качинского.
Таблица 17 – Оценка водопроницаемости по Н. А. Качинскому
Водопроницаемость в мм водного столба в первый час наблюдений (напор
воды Н=5 см при температуре 10 °С)
Оценка
Свыше 1000
провальная
1000…500
излишне высокая
500…100
выровненная по всей поверхности
наилучшая
100…70
хорошая
70…30
удовлетворительная
Менее 30
неудовлетворительная
Водоподъемность почвы
Водоподъемность почвы – это способность почвы поднимать воду по
капиллярам из нижних горизонтов в верхние.
Высота и скорость подъема воды зависит, главным образом, от поперечных размеров капилляров: чем меньше их размеры, тем они поднимают
воду выше, но медленнее, в крупных капиллярах – наоборот. Однако при
наличии очень мелких пор капиллярное поднятие замедляется и может прекратиться за счет уменьшения силы поверхностного натяжения в мелких
капиллярах и увеличения сорбционных сил. Этим объясняется замедление
капиллярного движения в глинистых почвах.
Существенное влияние на водопроницаемость почвы оказывает ее
структура.
Благодаря водопроницаемости почвы растения получают влагу из нижних слоев, когда запасы ее в верхней части уже использованы.
Ход работы
1. Берут градуированные стеклянные трубки диаметром 2 – 3 см, высотой 40 – 50 см. Нижний конец обвязывают марлей и трубки заполняют почвой, при этом сосуды слегка постукивают для уплотнения почвы.
2. Трубки с разной почвой по мехсоставу и структурному состоянию
ставят для насыщения нижним концом в ванну с водой. Уровень поднятия
воды легко заметить по изменению цвета почвы.
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В значительной степени на величину водопроницаемости влияет первоначальная влажность почвы. В сухую почву вода проникает быстрее, чем
во влажную. Однако в сильно высушенную почву вода вначале просачивается медленно.
Величина водопроницаемости определяется коэффициентом фильтрации, характеризующимся количеством воды в мм, прошедшем через почву
за 1 минуту.
Наиболее простым способом определения водопроницаемости является метод насыпных образцов.
Ход работы
1. Берут металлический цилиндр (с патрубками) высотой 30 – 40 см
и диаметром 3 – 4 см. Нижний конец прикрывают кружком фильтровальной
бумаги и обвязывают марлей.
2. Цилиндр наполняют почвой на высоту 20 см до нижней отметки
верхнего патрубка, при этом цилиндр слегка встряхивают. Так наполняются
несколько цилиндров разными почвами (по структурному состоянию или
механическому составу). Сверху на почву кладется кружок фильтровальной бумаги.
3. Цилиндр укрепляют на штативе и под ним ставят мерный стеклянный стакан.
4. Сверху наливают воду слоем 4 см (до верхней части верхнего патрубка), отмечают время и следят за появлением первой капли (окончание
первой фазы – впитывания), затем через определенное время, например,
5 минут, количество просочившейся воды. Уровень воды над почвой поддерживают постоянным (4 см).
5. Наблюдение за фильтрацией воды ведут до наступления постоянной
скорости просачивания.
1.4 Оценка устойчивости почвы к ветровой эрозии
Ветровая эрозия (дефляция) – это отделение, перемещение и отложение
частиц почвы ветром.
Ветроустойчивыми считаются комочки (агрегаты) размером более
1 мм. Почва устойчива к ветровой эрозии при наличии в верхнем (0 – 5)
слое свыше 50 % по массе комочков размером более 1 мм.
Таблица 5 – Шкала ориентировочной оценки устойчивости почвы
к ветровой эрозии
Содержание в почве комочков крупнее 1 мм, в %
менее 25
Устойчивость к эрозии
совершенно неустойчивая
25…50
неустойчивая
50…75
устойчивая
более 75
высокая устойчивость
Ход работы
С поверхности почвы на глубину 5 см отбирают почвенный образец
массой около 1 кг, доводят его до воздушно-сухого состояния, взвешивают
и просеивают через набор сит 10 – 5 – 3 – 1 мм в течение 1 – 2 минут.
Результаты определения записывают в таблицу
Таблица 6 – Оценка устойчивости почвы к ветровой эрозии
Вариант
Масса воздушно-сухого
образца почвы
Содержание комочков,
в%
более 1 мм меньше 1 мм
Оценка ветроустойчивости
Таблица 16 – Определение водопроницаемости почвы
Масса профильтровавшейся воды за
Площадь
Время
Название
…минут, мм
сечения
появления
почвы,
цилинЗа
1-й капли
образца
дра
5 10 15 20 время
учета
Коэффициент фильтрации, мм/мин
Вывод: ______________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
За
5 10 15 20 время
учета
Оборудование: весы, набор сит с отверстиями 10 – 5 – 3 – 1 и поддоном,
образцы воздушно-сухой почвы, коробки для фракций просеянной почвы.
По полученным данным строят кривую, откладывая по оси абсцисс
время между отсчетами (мин), а на оси ординат – водопроницаемость почвы (в мм/мин).
34
Контрольные вопросы
1. Понятие о ветровой эрозии.
2. Районы наибольшей вероятности проявления ветровой эрозии и причины, вызывающие этот процесс.
3. Методика отбора образцов для определения ветроустойчивости почвы.
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Какие по размерам комочки считаются устойчивыми к ветровой эрозии?
5. При каком содержании агрегатов, диаметр которых больше 1 мм,
почва считается совершенно неустойчивой, неустойчивой, устойчивой
и высокоустойчивой к ветровой эрозии?
6. Перечислить комплекс мероприятий, способствующих уменьшению
и предотвращению эрозии.
7. Как влияют способы обработки почвы и возделываемые культуры на
проявление ветровой эрозии?
8. В какое время года и на каких полях почва наиболее подвержена ветровой эрозии?
1.5 Оценка устойчивости почвы к водной эрозии
по водопрочности почвенных комочков
(метод Д. Г. Виленского)
Частичное или полное разрушение пахотного слоя почвы под действием воды называется водной эрозией.
Способность почвенных агрегатов противостоять размывающему действию воды называется водопрочностью структуры.
Водопрочность почвы определяется различными методами, одним из
них является метод Д. Г. Виленского, который имитирует разрушающее действие дождя и дождевальных машин при орошении. Устойчивость к водной
эрозии оценивается по шкале расхода воды в мм на размыв агрегатов.
Таблица 7 – Шкала ориентировочной оценки водопрочности структуры
и устойчивости почвы против водной эрозии
Расход воды на размывание
одного агрегата, мм3
менее 10
16
от 10 до 30
Водопрочность
агрегатов
совершенно
неводопрочные
очень низкая
от 30 до 100
пониженная
от 100 до 300
средняя
от 300 до 1000
повышенная
более 1000
высокая
Устойчивость против
водной эрозии
смывается очень слабым
дождем
смывается слабым
дождем
смывается средним
дождем
смывается сильным
дождем
смывается очень сильным
дождем
наиболее устойчивая
против водной эрозии
Просачивание воды в почву при выпадении атмосферных осадков или
орошении зависит от ее водопроницаемости, т.е. способности почвы впитывать и пропускать через себя воду. Различают две стадии нисходящего
тока гравитационной воды. Во время стадии впитывания происходит заполнение водой свободных пор под действием сорбционных сил и напора
воды. Во второй стадии – фильтрации, вода перемешается в почве уже по
заполненным водой порам под действием гравитационных сил.
В капиллярных порах действуют капиллярные силы в результате образования вогнутых менисков на поверхности воды на границах твердой, жидкой и газообразной фаз почв. Капиллярные силы поднимают влагу вверх
и, когда они уравновешивают гравитационные силы, наступает влажность,
соответствующая величине НВ, когда капиллярный столб зависает в почве на определенном уровне. Она включает сорбционную и капиллярноподвешенную влагу. При высоком уровне грунтовых вод кроме того содержится некоторое количество капиллярно-подпертой гравитационной воды,
и влажность соответствует капиллярной влагоемкости.
Расход воды идет через физическое испарение влаги с поверхности
почвы и транспирацию растениями, а также возможны поверхностный сток
и фильтрация в грунтовые воды.
Так как корневая система растений расположена в основном в верхнем
0 – 30 см слое почвы, влага расходуется здесь более интенсивно, и поэтому
происходит постепенный подъем воды по капиллярам из более увлажненных нижних слоев. Когда скорость поднятия воды не успевает за ее расходом, происходит разрыв капилляров и наступает состояние влажности
разрыва капилляров (ВРК). Для суглинистых и тяжелосуглинистых черноземов величина ее соответствует 65 – 70 % от НВ. В это время растения уже
начинают испытывать недостаток влаги, и поэтому этот уровень увлажнения считается нижним порогом для назначения поливов.
При близком залегании грунтовых вод подъем воды в капиллярах почвы продолжается пока гравитационное давление поднимающегося столбика воды не придет в равновесие с действием капиллярных сил. Высоту
капиллярной каймы следует учитывать при назначении поливов на засоленных почвах с близким залеганием грунтовых вод, т.к. может наступить
так называемое «вторичное» засоление почв.
Основными свойствами почвы, характеризующими передвижение
воды, является водопроницаемость и водоподъемность.
Водопроницаемость почвы
Водопроницаемость зависит от пористости и, особенно, от размера
почвенных пор, что, в свою очередь, связано с механическим составом
и структурой.
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Контрольные вопросы по формам почвенной влаги
и расчетам запасов продуктивной влаги в мм и т/га
(темы 2.2 – 2.4)
1. Назовите формы почвенной влаги. Охарактеризуйте их по физическому состоянию, степени связности и доступности растениям.
2. Понятие о гигроскопической и максимальной гигроскопической
влажности почвы.
3. От каких показателей зависит величина МГ?
4. Понятие о пленочной, капиллярной, гравитационной формах воды,
механизме их передвижения в почве. Их доступность.
5. Понятие о максимальной молекулярной влагоемкости (ММВ) почвы.
От каких показателей она зависит? Формы воды, составляющие ММВ.
6. Сущность метода определения максимальной молекулярной влагоемкости (ММВ) почвы методом пленочного равновесия по методу А. Ф. Лебедева.
7. Сущность определения максимальной гигроскопичности почвы (МГ)
по методу А.В. Николаева.
8. Понятие об общем, продуктивном и недоступном («мертвом») запасах влаги в почве.
9. С помощью каких показателей (водных констант) можно определить
влажность устойчивого завядания растений («мертвый запас влаги»).
10. От чего зависит величина «мертвого» запаса влаги?
11. Дать определение влажности устойчивого завядания (ВУЗ).
12. Расчет запасов общей и продуктивной влаги в метровом слое почвы
в т и мм/га.
13. Что такое суммарное водопотребление и как его определить?
14. Что такое коэффициент водопотребления и как он рассчитывается?
15. Какие агротехнические мероприятия применяют для снижения непродуктивного расхода воды?
16. Как рассчитать возможный урожай зерновых по ресурсам увлажнения?
2.5 Определение водопроницаемости,
водоподъемности и влагоемкости почвы
лабораторными методами
Вода в почве находится в непрерывном движении под влиянием различных причин: в результате поступлений осадков и талых вод, потерь воды на
испарение, изменений упругости водяных паров и температур и др. Самой
доступной для растений является гравитационная и капиллярная влага.
32
Ход работы
1. Образец воздушно-сухой почвы просеивают через набор сит с диаметром отверстий 10 – 7 – 5 – 3. Сверху сита закрывают крышкой, снизу поддоном.
2. Из комочков, находящихся на сите с отверстиями 3 мм (комочки диаметром 3 – 5 мм), отбирают 30 сравнительно одинаковых по форме и величине агрегатов, которые подвергаются капельному размыванию.
3. Размыв комочков проводят из бюреток, нижний конец которых устанавливают на расстоянии 5 см от комочков. Правильность оценки водопрочности агрегатов зависит от скорости падения капель, которая должна
составлять 2 капли в секунду. Поэтому до начала размыва комочков устанавливают нужную скорость падения капель и количество их в 1 см3 (определение количества капель в 1 см3 проводят в 3-кратной повторности). При
выполнении работы изменять скорость подачи капель на почву не следует
(кран бюретки должен быть постоянно открытым). Воду в бюретке следует
поддерживать постоянно на одном уровне.
4. Каждый комочек помещают на две горизонтальные стеклянные трубки или на сито размером 0,5 мм с зазором 1 – 2 мм. Подсчитывают количество капель воды, израсходованное на размывание одного агрегата. Между
комочками устанавливают зазор, чтобы капли воды попадали на соседние
агрегаты.
5. После завершения размыва подсчитывают суммарное количество капель, затраченных на все агрегаты. Затем переносят их в см3 на один агрегат. Это и будет показателем водопрочности данной почвы.
6. Записи расходов воды на размыв агрегатов помещают в таблицу.
Таблица 8 – Таблица определения водопрочности структуры
Число капель воды, пошедших
на размыв агрегатов по порядку
НаименоПовторвание
ность
почвы
1
2
3
4
5
6
7
8
Сумма
капель
Среднее
количество
капель
на 1 агрегат
9 10
1
2
3
4
Количество капель воды в 1 см3 _________________________________
Общее количество воды, пошедшее на размыв всех агрегатов, см3 ___
________________________________________________________________
Количество воды, пошедшее на размыв одного агрегата, см3_________
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вывод: _____________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Оборудование: набор сит, бюретки, стеклянные трубки диаметром
4 – 5 мм, тонкие резиновые кольца для соединения трубок, образцы почвы,
воронки, колбы с водой.
Контрольные вопросы
1. Понятие о водной эрозии и условия ее проявления.
2. Что такое водопрочность структуры, ее значение и как она определяется?
3. Факторы, влияющие на водопрочность агрегатов.
4. Показатель, определяющий степень водопрочности и устойчивости
почвы к водной эрозии по методу Д. Г. Виленского.
5. Влияние размера и его элементов на проявление водной эрозии.
6. Как влияют свойства почвы на ее устойчивость к водной эрозии?
7. Перечислить агрофитоценозы по степени их устойчивости к водной
эрозии.
1.6 Физико-механические свойства почвы
и определение границ пластичности
по методу Аттерберга
К физико-механическим свойствам почвы относятся твердость (связность), липкость, пластичность, набухание, усадка, физическая спелость,
удельное сопротивление и др.
Эти свойства определяют качество обработки и характер деформации
почвы и влияют на рост и развитие корневых систем растений.
Физико-механические свойства зависят от механического, химического, минералогического состава, содержания гумуса, состава поглощенных
оснований и влажности.
Пластичностью называется свойство почвы деформироваться под воздействием внешних механических сил без разрыва сплошности и сохранять полученную форму после прекращения действия внешних сил. Переувлажненные и сухие почвы не обладают пластичностью. Она проявляется
в определенном диапазоне влажности.
Липкость почвы – свойство влажной почвы прилипать к рабочим органам почвообрабатывающих машин и орудий. Она увеличивает их тяговое
сопротивление, ухудшает качество обработки почвы.
18
Для расчетов продуктивного (доступного растениям) запаса влаги (ПЗ)
необходимо из общего запаса (ОЗ) вычесть недоступный (ВУЗ), т.е.
ПЗ = ОЗ – ВУЗ, используя показатели, найденные экспериментально
или данные преподавателем.
Оценка запасов продуктивной влаги производится по следующей шкале, мм.
В слое 0 – 20 см
Запасы хорошие
40
удовлетворительные
20 – 40
неудовлетворительные
<20
Запасы очень хорошие
хорошие
удовлетворительные
плохие
очень плохие
В слое 0 – 100 см
160
160 – 130
130 – 90
90 – 60
60
Суммарное водопотребление (СВ) – это общий расход воды с 1 га в м3
или в мм за период вегетации сельскохозяйственных культур. Оно находится по формуле:
СВ = Пв – Пу+ О,
где Пв – запас продуктивной влаги в начале вегетации, мм;
Пу – запас продуктивной влаги в конце вегетации, мм;
О – сумма осадков за вегетативный период, мм.
Коэффициент водопотребления (КВ) – это расход воды на единицу урожая. Он равен частному от деления расхода влаги в м3/т урожая сухой биомассы или в мм/ц зерна.
Потребность растений в воде на планируемый урожай с гектара определяется произведением коэффициента водопотребления данной культурой
на величину урожая.
Используя показатели, найденные экспериментально или данные преподавателем, рассчитайте запасы продуктивной влаги по следующей таблице.
Таблица 15 – Расчет продуктивной влаги
Название
Слой Мощность Объемная
почвы
почвы, слоя (Н), масса (d0),
(вариант,
см
см
г/см3
поле)
Общий
Продуктивный
запас Недоступный
запас влаги
влаги
запас влаги
% т/га мм
(ОЗ),
(ВУЗ), %
%
31
Название
почвы
Слой
почвы,
см
Номер
бюкса
Максимальная
Масса бюкса
Масса Масса бюкса
Масса
молекулярная
с почвой
Масса
пустого с почвой до
абсолютно
влагоемкость
после
испарившейся
бюкса высушивания
сухой почвы
(ММВ), %
высушивания влаги (В3), г
(В), г
(В1), г
(В4), г
ММВ = (В1– В2) /
(В2), г
(В2 – В) ∙100
Таблица 14 – Таблица определения ММВ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
30
Величина липкости зависит от мехсостава, структурности, влажности
почвы и состава поглощенных оснований. Липкость почвы начинает проявляться в структурных почвах при 60 – 80 % влажности от НВ, когда сцепление между почвенными частицами становится меньше, чем между почвой и рабочими органами. В бесструктурных почвах она проявляется при
меньшей влажности. Липкость измеряют усилием в г/см2, требующимся
для отрыва от почвы прилипшего к ней предмета.
Оптимальная влажность почвы для ее обработки на 2 – 3 % меньше
влажности начала прилипания почвы к металлу.
Связность (твердость) почвы – способность ее оказывать сопротивление расклиниванию, сжатию, раздавливанию. Только при средней степени увлажнения, когда свойства связности и пластичности выражены
в меньшей степени, почва хорошо крошится и легко обрабатывается. Это
состояние называется физической спелостью почвы (пределы физической
спелости почвы: глинистые – 50 – 60 %, суглинистые – 40 – 70 %, песчаные –
30 – 75 % полной влагоемкости).
Нижним пределом физической спелости, при котором возможна ее обработка, является влажность, соответствующая 1,5 величины максимальной гигроскопичности почвы (10 – 15 % к массе абсолютно сухой почвы),
а верхним пределом – влажность, соответствующая 80 – 85 % наименьшей
влагоемкости, когда начинает проявляться липкость (25 – 27 % к массе абсолютно сухой почвы).
Из разработанных методов определения пластичности почвы чаще
других применяется метод Аттерберга, который основан на установлении
пределов пластичности в зависимости от влажности, характеризующей
переход почвы из одной консистенции в другую.
Им установлены следующие 4 константы (границы).
1. Верхняя граница текучести.
2. Нижняя граница текучести.
3. Граница клейкости.
4. Граница скатывания в шнур.
Величину пластичности измеряют числом пластичности, представляющим разницу в содержании воды в весовых процентах при нижней границе
текучести и границе скатывания в шнур.
В интервале увлажнения от нижней до верхней границы пластичности
почва деформируется с сохранением приданной ей формы, максимально
набухает, обладает слабым сопротивлением при внешнем механическом
воздействии, при перекатывании по ней машин образуются колеи по ходу
колес.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 9 – Классификация почвогрунтов по пластичности
(Аттерберг, 1911)
Почвогрунты
Высокопластичные (глины)
Пластичные (суглинки)
Слабопластичные (супеси)
Непластичные (пески)
Число пластичности
более 17
17…7
7…0
0
1. Определение верхней границы текучести
Верхняя граница текучести – это такое соотношение почвы с водой,
при котором почвенная масса течет как вода. Почва при этом состоянии
теряет пластичность, приобретает способность растекаться, сползать по
уклону, наиболее подвержена водной эрозии.
Ход работы
1. Из почвы отбирают органические остатки, растирают в ступке и просеивают через сито с отверстиями 1 мм.
2. Около 20 – 30 г почвы помещают в фарфоровую чашку диаметром
10 – 12 см, замачивают водой при постоянном помешивании до тех пор,
пока масса станет текучей как жидкость.
3. Для определения верхней границы текучести резко проводят стеклянной палочкой по дну чашки. Если образовавшаяся борозда в течение
30 секунд исчезает полностью, искомая граница достигнута.
4. Часть текучей почвенной массы (10 – 12 г) переносят в предварительно взвешенный бюкс, взвешивают и ставят на высушивание для последующего определения влажности.
Данные по взвешиванию записываются в таблицу 10.
2. Определение нижней границы текучести
(Верхняя граница пластичности)
Нижняя граница текучести – это такое соотношение почвы с водой,
при котором почвенная масса находится в виде теста и, будучи разделенной шпателем на две половины, вновь соединяется при сильном толчке.
Почва в этом состоянии характеризует собой верхней предел пластичности
и верхний предел устойчивости к водной эрозии.
Ход работы
1. В фарфоровую чашку с жидкой почвенной массой, оставшейся после взятия образца для определения верхней границы текучести, добавляют воздушно-сухую почву при постоянном перемешивании и доводят до
пастообразного состояния.
20
бумаги карандашом указывается фамилия студента, а затем на почвенную
лепешку сверху и снизу прикладывают по 10 листов фильтровальной бумаги.
4. Почвенные образцы по 4 – 6 штук складывают в стопку с прокладкой
между ними металлических или деревянных пластин. Все это помещают на
поршень масляного гигроскопического пресса и подвергают сжатию с давлением 66 кг/см2 в течение 20 минут.
5. Почвенные образцы освобождают от фильтровальной бумаги и переносят в алюминиевый бюкс, которой предварительно взвешивают.
6. Бюкс с почвой взвешивают и ставят в термостат на высушивание при
t 105 оС до постоянной массы.
7. Бюкс с абсолютно сухой почвой взвешивают и определяют процент
ММВ по отношению массы испарившейся воды к абсолютно сухой навеске
1 % к 100.
Приборы и оборудование: пресс, металлические пластины, алюминиевые чашки, алюминиевые бюксы, шпатели, весы ВЛТК – 500, фильтровальная бумага, скальпели.
2.4 Расчет запаса влаги в почве, суммарного
потребления и коэффициента водопотребления
Общие запасы влаги в почве выражаются в тоннах на 1 га или в миллиметрах водного столба. Чтобы увязать процентное содержание влаги с запасами ее в т/га или мм, необходимо знать величину объемной массы и глубину исследуемого слоя в сантиметрах. Подставляя их значения в формулу,
получим:
Р =А · d0 · Н,
где Р – количество воды, в т/га;
А – влажность исследуемого слоя почвы, в %;
d0 – объемная масса этого слоя почвы, в г/см3;
Н – глубина исследуемого слоя, в см.
Если разделить количество воды в тоннах на 10, то получим запасы
воды в миллиметрах водного столба, т.к. слой воды толщиной 1 мм на площади 1 га составит по объему 10 м3, что соответствует 10 т. Для непосредственного выражения запаса воды в мм (Р1) применяют формулу:
Р1 = 0,1 ∙ А · d0 · Н
Общий запас влаги слагается из продуктивного и недоступного запасов
влаги.
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.3 Определение максимальной молекулярной
влагоемкости почвы по методу А. Ф. Лебедева
(метод пленочного равновесия)
Молекулы воды поглощаются (собираются) поверхностью почвенных
частиц, образуя пленки ориентированных диполей молекул воды. Прочность фиксации сорбированных молекул воды убывает по мере удаления от
поверхности почвенных частиц.
По степени подвижности (прочности связи) различают две формы сорбированной воды: физически прочносвязанная – гигроскопическая и физически рыхлосвязанная – пленочная вода.
Пленочная вода способна передвигаться от пленок с большей толщиной
к меньшей. Пленочная вода ограниченно доступна для растений. Осмотическое давление внутриклеточного сока растений позволяет корневым волоскам всасывать эту воду, но из-за крайне малой подвижности пленочной
воды растение расходует запас влаги быстрее, чем он восстанавливается.
Вследствие этого в жаркую сухую погоду растение начинает вянуть. Совершенно недоступны для растений химически связанная, парообразная,
гигроскопическая и твердая (лед) вода.
Верхний предел содержания в почвах физически рыхлосвязанной (пленочной) воды называется, по А. Ф. Лебедеву, максимальной молекулярной
влагоемкостью (ММВ). Другими словами, ММВ – это наибольшее количество влаги, удерживаемое поверхностными и молекулярными силами почвы.
К величине максимальной молекулярной влагоемкости близка влажность устойчивого завядания растений. Обычно, по мнению В. А. Ковды
(1973), влажность завядания на 2 – 3 % ниже величины ММВ. Поэтому, сопоставляя величину ММВ с фактической влажностью, можно выяснить,
существует ли в почве запас доступной (продуктивной) влаги.
В основу метода пленочного равновесия, предложенного А. Ф. Лебедевым, положено равновесие силы внутреннего молекулярного притяжения
почвенной частицы и силы внешнего давления.
Ход работы
1. Примерно 50 г воздушно-сухой почвы, предварительно просеянной
через сито с размером отверстий 1 мм, высыпают в фарфоровую чашку, затем доливают воду и замешивают до состояния пасты.
2. На лист фильтровальной бумаги (диаметром 9 см) накладывают металлическую пластинку с отверстием диаметром 5 см (толщина пластинки – 2 мм).
3. Отверстие пластинки заполняют почвенной массой, излишки почвы
удаляют ножом, после чего пластинку убирают. На листке фильтровальной
28
2. Чашку с почвой закрывают для предохранения от испарения и оставляют на сутки.
3. Спустя сутки почву перемешивают, выравнивают слоем в 1 см и разрезают шпателем или ножом на равные части так, чтобы между ними образовалась бороздка шириною по дну чашки 1,5 – 2 мм и на поверхности
почвы 10 – 12 мм.
4. По дну чашки ударяют рукой 3 раза или бросают чашку с высоты
6 см. Если после третьего удара обе половины сомкнутся в нижней части
на высоту 1 мм по длине щели 1,5 – 2,0 см, то данное увлажнение соответствует нижней границе текучести.
5. Отбирают 10 – 20 г почвенной массы в предварительно взвешенный
бюкс, взвешивают, ставят на высушивание и определяют влажность. Обычно определения проводят в 3-кратной повторности, расхождения в показателях не должны превышать 2 %.
Данные по взвешиванию записываются в таблицу 10.
3. Определение границы клейкости почвы
(Нижняя граница липкости)
Граница клейкости – это такое соотношение почвы с водой, при котором
почва перестает прилипать к металлическим предметам. Она характеризует
собой влажность начала структурообразования. Эта граница служит предвестником начала полевых работ, так как весеннее боронование почв обычно
начинают при влажности на 2 – 3 % меньше влажности границы клейкости.
Ход работы
1. К массе, оставшейся в чашке после определения нижней границы текучести, добавляют воздушно-сухую почву и перемешивают стеклянной палочкой до тех пор, пока почвенная масса не начнет распадаться на агрегаты.
2. Часть почвы (10 – 20 г) помещают в предварительно взвешенный
бюкс, взвешивают и ставят на высушивание для определения влажности.
Данные по взвешиванию записываются в таблицу 10.
4. Определение границы скатывания в шнур
(Нижний предел пластичности)
Граница скатывания в шнур – это такое соотношение почвы с водой,
при котором почва при раскатывании в шнур толщиной в 3 мм распадается на отдельные кусочки. В этом состоянии почва характеризует нижний
предел пластичности и верхней предел оптимальной влажности для обработки, т.е. приобретает свойства физической спелости.
Ход работы
1. В оставшуюся массу после определения границы клейкости добавляют немного воздушно-сухой почвы и тщательно перемешивают стеклянной
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
палочкой до тех пор, пока вся почвенная масса не распадается на агрегаты
размером 7 – 0,25 мм. Затем скатывают шарик диаметром в 1 см, который
в дальнейшем раскатывают на бумаге в шнур толщиной – 3 мм. Если шнур
распадается, крошится на отдельные кусочки, то искомая граница достигнута. Если шнур не распадается, то его вновь собирают в шарик и раскатывают повторно, пока из пробы не удалится избыток влаги.
2. 15 – 20 г почвенных комочков помещают в бюкс для определения
влажности почвы.
Данные по взвешиванию записываются в таблицу 10 и далее производится расчет границ пластичности почвы.
Оборудование: алюминиевые чашки, бюксы, шпатели, стеклянные палочки, почва воздушно-сухая, просеянная через 1 мм сито, весы, бумага для
раскатывания в шнур, колбы с водой.
Бюкс в открытом виде ставят в эксикатор, на дно которого налит насыщенный раствор сернокислого калия – 130 г соли на литр воды.
Эксикатор закрывают крышкой, нижнюю поверхность которой смазывают вазелином с целью изоляции от атмосферного воздуха.
Через 3 – 4 дня бюкс вынимают из эксикатора, закрывают крышкой
и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0001 г.
После взвешивания бюкс вновь ставят в эксикатор и продолжают насыщение. Взвешивание повторяют через каждые 3 – 4 дня до тех пор, пока
масса бюкса с почвой не станет постоянной.
Это указывает на то, что насыщение почвы влагой закончилось.
Насыщенную почву в бюксе высушивают и по разнице весов определяют количество гигроскопической воды. Затем рассчитывают максимальную
гигроскопичность и влажность устойчивого завядания растений.
Контрольные вопросы
1. Перечислите физико-механические (технологические) свойства почвы.
2. Факторы, влияющие на физико-механические свойства почвы.
3. Что такое связность (твердость) почвы? При какой влажности она
проявляется в большей степени и как это влияет на качество обработки?
4. Понятие о липкости, условия ее проявления.
5. Что понимается под пластичностью почвы? При какой влажности
она проявляется в большей степени?
6. Назвать границы пластичности почвы, когда она подвержена водной
эрозии и устойчива к этому процессу.
7. Сущность метода определения пластичности почвы по Аттербергу.
8. Как определить число пластичности и классификация почв по этому
показателю?
9. Понятие о физической спелости почвы и ее практическое значение
в земледелии.
10. Нижние и верхние пределы влажности почвы, при которых почва
физически спелая.
11. Назовите интервалы влажности почвы в процентах от полной влагоемкости, при которых наступает физическая спелость:
а) глинистых почв;
б) суглинистых почв;
в) песчаных почв.
Схема записи
«____» ______________ 20___г.
Почва _________________________________________________
1. № бюкса ____________________________________________
2. Масса пустого бюкса __________________________________, г
3. Масса бюкса с почвой _________________________________, г
4. Масса бюкса с почвой после насыщения: _________________
1-е взвешивание ______________________________________, г
2-е взвешивание ______________________________________, г
3-е взвешивание ______________________________________, г
5. Масса бюкса с почвой после высушивания ________________, г
6. Масса абсолютно сухой почвы (5 – 2) _____________________, г
7. Масса испарившейся воды (4 – 5) _________________________, г
8. Максимальная гигроскопичность в % от абсолютно сухой почвы
________________________________________________________, %
МГ= 7/6 ∙ 100
9. Влажность устойчивого завядания растений
ВУЗ = 1,34 · МГ = %
Выводы: ____________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Оборудование: алюминиевые бюксы, аналитические весы, эксикатор
с водным раствором сернокислого калия, почвенные сита, ступка с пестиком, фарфоровые чашки.
22
27
Границы пластичности
11
10
9
8
7
6
Вариант опыта
2
Слой почвы
Название почвы
1
Выводы: __________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________
Номер бюкса
Таблица 10 – Форма записей при проведении работы
Масса пустого бюкса
(В), г
26
Масса бюкса с почвой
до высушивания (В1), г
Ход работы
Отобрать среднюю пробу почвы в фарфоровую чашку (20 – 30 г), при
этом тщательно выбрать корни растений и перенести почву в фарфоровую
ступку, тщательно растереть пестиком. Просеять через сито с отверстиями
1 мм. Оставшуюся на сите почву снова растереть в ступке и просеять.
Из просеянной почвы выделяют среднюю навеску. На аналитических
весах взвешивают алюминиевый бюкс и помещают в него предварительно
измельченную почву. Навеска воздушно-сухой почвы берется от 5 до 10 г.
Масса бюкса с почвой
после высушивания
(В2), г
Максимальная гигроскопичность почвы (МГ) – наибольшее количество влаги, которое почва может поглотить из воздуха, насыщенного парами воды.
Величина максимальной гигроскопичности зависит от механического
и химического состава, а также от содержания органического вещества.
Почвы глинистые, тяжелосуглинистые, гумусные имеют более высокую
гигроскопическую влагоемкость по сравнению с почвами более легкого
мехсостава и бедными органическими веществами.
Максимальная гигроскопичность почвы определяется для расчета недоступного запаса влаги для растений. Установлено, что завядание растений наступает при влажности, несколько превышающей максимальную гигроскопичность. Агрометеорологи условно берут коэффициент 1,34. Однако в зависимости от почвы, вида растений и метода определения гигроскопичности этот коэффициент может быть и выше (1,5 – 2,0). Величина МГ,
умноженная на коэффициент 1,34, дает показатель влажности устойчивого
завядания растений (ВУЗ), т.е. недоступный, или «мертвый» запас влаги.
Масса испарившейся
влаги (В3), г
В3=В1–В2
2.2 Определение максимальной гигроскопичности
почвы по методу А. В. Николаева
Масса абсолютно
сухой почвы (В4), г
В4=В2–В
Лабораторное оборудование: почвенный бур, почвенный нож, ящики
с бюксами, электрические весы, сушильный шкаф.
5
8
(6∙100/ 7)
4
1. Верхняя
граница
текучести
2. Нижняя
граница (НГ)
текучести
3. Граница
клейкости
4. Граница
скатывания
в шнур (ГС)
Влажность, %
Влажность границ
пластичности (В0), г
В0=(В3/В4) ×100
Масса абсолютно
сухой
почвы, г
7
(5–3)
Число пластичности
(НГ–ГС)
Масса бюкса, г
Глубина
№
Масса
взятия
бюк- пу- с сырой с сухой испарившейся
проб,
са стого почвой почвой
влаги, г
(см)
1
2
3
4
5
6
(4–5)
3
Таблица 11
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РАЗДЕЛ 2 ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ
Водный режим является одним из важнейших определяющих факторов
в жизни растений. На создание 1 г сухой массы растения расходуют путем
транспирации от 200 до 1000 и более г воды из почвы. Обеспеченность
растений водой определяется не только запасами в почве, но подвижностью и доступностью ее для растений. Свойства почвенной влаги зависят
от мехсостава, плотности, структуры и других физических показателей. Из
водных свойств почвы наиболее важными для роста и развития растений
являются максимальная гигроскопическая влажность (МГ) и максимальная
молекулярная влагоемкость (ММВ), позволяющие определить недоступный (мертвый) запас влаги, или влажность устойчивого завядания растений
(ВУЗ).
На поверхности почвенных частиц под действием молекулярных сил
образуется свободная поверхностная энергия, которая способствует поглощению (адсорбции) почвенными частицами газов и паров воды из окружающего воздуха. Сорбционная или гигроскопическая влага недоступна
для растений, так как силы ее связи с почвенными частицами превышают
сосущую силу корней. Кроме того, по этой же причине остаются недоступными и ближайшие к почвенным частицам слои молекул пленочной влаги.
Вместе с гигроскопической они определяют мертвый запас, или влажность
устойчивого завядания. Одной из характеристик, определяющей ее величину, является максимальная молекулярная влагоемкость (ММВ).
Для определения доступной или продуктивной влаги нужно знать полевую влажность или количество воды, содержащееся в почве в момент отбора образца, и вычесть недоступный запас.
Для характеристики почвы важно знать также такую водную константу,
как величина наименьшей полевой влагоемкости (НВ), под которой понимают наибольшее количество влаги, которое почва способна удерживать
в определенном слое после обильного увлажнения и стекания свободной
гравитационной воды, удерживаемый капиллярными и сорбционными силами. Разница между НВ и ВУЗ определяет наибольшую величину продуктивной влаги, которую почва способна удержать в определенном слое
увлажнения или промачивания. Величина НВ зависит от мехсостава, содержания гумуса, плотности почвы, структурного состояния и других показателей.
В земледелии большое значение имеет величина полной влагоемкости, когда водой заполнены не только капиллярные поры, как при НВ, но
и некапиллярные. Такое состояние может наступить после снеготаяния, выпадения большого количества осадков, при поливах большими нормами.
Полная влагоемкость в процентах к объему равна общей пористости.
24
Для большинства культур за оптимальную принято считать влажность,
соответствующую 80 – 85 % от НВ или приблизительно 50 % от полной влагоемкости.
Влажность почвы определяется различными методами, в т.ч. электрическими, основанными на использовании полупроводниковых приборов.
Более точным, хотя и трудоемким, является термостно-весовой метод.
2.1 Определение полевой влажности почвы
термостатно-весовым методом
Влажность почвы характеризует количество воды, выраженное в процентах к массе абсолютно сухой почвы.
Значение влажности почвы дает возможность иметь представление
о степени обеспеченности растений водой в определенные фазы и в целом
в течение всего периода вегетации.
Ход работы
1. Для определения влажности почвы на каждом поле (делянке) в типичных местах в 3-кратной повторности отбираются почвенные пробы специальным буром по горизонтам обычно через 10 см на заданную глубину.
2. Взятую почву переносят из бура в предварительно пронумерованный
и взвешенный алюминиевый бюкс и закрывают. Масса почвы должна быть
не менее 40 – 50 г, но не более 2/3 объема бюкса. Доставленную в тот же
день в лабораторию почву взвешивают с точностью до 0,01 г.
3. Почву в бюксах высушивают при температуре 105 оС до постоянной
массы (6 – 8 часов).
4. Расчет почвенной влажности проводят по формуле:
А= а∙100 / в,
где А – влажность почвы в %;
а – масса испарившейся воды, г;
в – масса абсолютно сухой почвы, г;
Результаты взвешивания и расчетов записываются в таблицу.
Полевая влажность почвы
Дата определения _____________________________________________
Культура (угодье) _____________________________________________
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РАЗДЕЛ 2 ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ
Водный режим является одним из важнейших определяющих факторов
в жизни растений. На создание 1 г сухой массы растения расходуют путем
транспирации от 200 до 1000 и более г воды из почвы. Обеспеченность
растений водой определяется не только запасами в почве, но подвижностью и доступностью ее для растений. Свойства почвенной влаги зависят
от мехсостава, плотности, структуры и других физических показателей. Из
водных свойств почвы наиболее важными для роста и развития растений
являются максимальная гигроскопическая влажность (МГ) и максимальная
молекулярная влагоемкость (ММВ), позволяющие определить недоступный (мертвый) запас влаги, или влажность устойчивого завядания растений
(ВУЗ).
На поверхности почвенных частиц под действием молекулярных сил
образуется свободная поверхностная энергия, которая способствует поглощению (адсорбции) почвенными частицами газов и паров воды из окружающего воздуха. Сорбционная или гигроскопическая влага недоступна
для растений, так как силы ее связи с почвенными частицами превышают
сосущую силу корней. Кроме того, по этой же причине остаются недоступными и ближайшие к почвенным частицам слои молекул пленочной влаги.
Вместе с гигроскопической они определяют мертвый запас, или влажность
устойчивого завядания. Одной из характеристик, определяющей ее величину, является максимальная молекулярная влагоемкость (ММВ).
Для определения доступной или продуктивной влаги нужно знать полевую влажность или количество воды, содержащееся в почве в момент отбора образца, и вычесть недоступный запас.
Для характеристики почвы важно знать также такую водную константу,
как величина наименьшей полевой влагоемкости (НВ), под которой понимают наибольшее количество влаги, которое почва способна удерживать
в определенном слое после обильного увлажнения и стекания свободной
гравитационной воды, удерживаемый капиллярными и сорбционными силами. Разница между НВ и ВУЗ определяет наибольшую величину продуктивной влаги, которую почва способна удержать в определенном слое
увлажнения или промачивания. Величина НВ зависит от мехсостава, содержания гумуса, плотности почвы, структурного состояния и других показателей.
В земледелии большое значение имеет величина полной влагоемкости, когда водой заполнены не только капиллярные поры, как при НВ, но
и некапиллярные. Такое состояние может наступить после снеготаяния, выпадения большого количества осадков, при поливах большими нормами.
Полная влагоемкость в процентах к объему равна общей пористости.
24
Для большинства культур за оптимальную принято считать влажность,
соответствующую 80 – 85 % от НВ или приблизительно 50 % от полной влагоемкости.
Влажность почвы определяется различными методами, в т.ч. электрическими, основанными на использовании полупроводниковых приборов.
Более точным, хотя и трудоемким, является термостно-весовой метод.
2.1 Определение полевой влажности почвы
термостатно-весовым методом
Влажность почвы характеризует количество воды, выраженное в процентах к массе абсолютно сухой почвы.
Значение влажности почвы дает возможность иметь представление
о степени обеспеченности растений водой в определенные фазы и в целом
в течение всего периода вегетации.
Ход работы
1. Для определения влажности почвы на каждом поле (делянке) в типичных местах в 3-кратной повторности отбираются почвенные пробы специальным буром по горизонтам обычно через 10 см на заданную глубину.
2. Взятую почву переносят из бура в предварительно пронумерованный
и взвешенный алюминиевый бюкс и закрывают. Масса почвы должна быть
не менее 40 – 50 г, но не более 2/3 объема бюкса. Доставленную в тот же
день в лабораторию почву взвешивают с точностью до 0,01 г.
3. Почву в бюксах высушивают при температуре 105 оС до постоянной
массы (6 – 8 часов).
4. Расчет почвенной влажности проводят по формуле:
А= а∙100 / в,
где А – влажность почвы в %;
а – масса испарившейся воды, г;
в – масса абсолютно сухой почвы, г;
Результаты взвешивания и расчетов записываются в таблицу.
Полевая влажность почвы
Дата определения _____________________________________________
Культура (угодье) _____________________________________________
25
Границы пластичности
11
10
9
8
7
6
Вариант опыта
2
Слой почвы
Название почвы
1
Выводы: __________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________
Номер бюкса
Таблица 10 – Форма записей при проведении работы
Масса пустого бюкса
(В), г
26
Масса бюкса с почвой
до высушивания (В1), г
Ход работы
Отобрать среднюю пробу почвы в фарфоровую чашку (20 – 30 г), при
этом тщательно выбрать корни растений и перенести почву в фарфоровую
ступку, тщательно растереть пестиком. Просеять через сито с отверстиями
1 мм. Оставшуюся на сите почву снова растереть в ступке и просеять.
Из просеянной почвы выделяют среднюю навеску. На аналитических
весах взвешивают алюминиевый бюкс и помещают в него предварительно
измельченную почву. Навеска воздушно-сухой почвы берется от 5 до 10 г.
Масса бюкса с почвой
после высушивания
(В2), г
Максимальная гигроскопичность почвы (МГ) – наибольшее количество влаги, которое почва может поглотить из воздуха, насыщенного парами воды.
Величина максимальной гигроскопичности зависит от механического
и химического состава, а также от содержания органического вещества.
Почвы глинистые, тяжелосуглинистые, гумусные имеют более высокую
гигроскопическую влагоемкость по сравнению с почвами более легкого
мехсостава и бедными органическими веществами.
Максимальная гигроскопичность почвы определяется для расчета недоступного запаса влаги для растений. Установлено, что завядание растений наступает при влажности, несколько превышающей максимальную гигроскопичность. Агрометеорологи условно берут коэффициент 1,34. Однако в зависимости от почвы, вида растений и метода определения гигроскопичности этот коэффициент может быть и выше (1,5 – 2,0). Величина МГ,
умноженная на коэффициент 1,34, дает показатель влажности устойчивого
завядания растений (ВУЗ), т.е. недоступный, или «мертвый» запас влаги.
Масса испарившейся
влаги (В3), г
В3=В1–В2
2.2 Определение максимальной гигроскопичности
почвы по методу А. В. Николаева
Масса абсолютно
сухой почвы (В4), г
В4=В2–В
Лабораторное оборудование: почвенный бур, почвенный нож, ящики
с бюксами, электрические весы, сушильный шкаф.
5
8
(6∙100/ 7)
4
1. Верхняя
граница
текучести
2. Нижняя
граница (НГ)
текучести
3. Граница
клейкости
4. Граница
скатывания
в шнур (ГС)
Влажность, %
Влажность границ
пластичности (В0), г
В0=(В3/В4) ×100
Масса абсолютно
сухой
почвы, г
7
(5–3)
Число пластичности
(НГ–ГС)
Масса бюкса, г
Глубина
№
Масса
взятия
бюк- пу- с сырой с сухой испарившейся
проб,
са стого почвой почвой
влаги, г
(см)
1
2
3
4
5
6
(4–5)
3
Таблица 11
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
палочкой до тех пор, пока вся почвенная масса не распадается на агрегаты
размером 7 – 0,25 мм. Затем скатывают шарик диаметром в 1 см, который
в дальнейшем раскатывают на бумаге в шнур толщиной – 3 мм. Если шнур
распадается, крошится на отдельные кусочки, то искомая граница достигнута. Если шнур не распадается, то его вновь собирают в шарик и раскатывают повторно, пока из пробы не удалится избыток влаги.
2. 15 – 20 г почвенных комочков помещают в бюкс для определения
влажности почвы.
Данные по взвешиванию записываются в таблицу 10 и далее производится расчет границ пластичности почвы.
Оборудование: алюминиевые чашки, бюксы, шпатели, стеклянные палочки, почва воздушно-сухая, просеянная через 1 мм сито, весы, бумага для
раскатывания в шнур, колбы с водой.
Бюкс в открытом виде ставят в эксикатор, на дно которого налит насыщенный раствор сернокислого калия – 130 г соли на литр воды.
Эксикатор закрывают крышкой, нижнюю поверхность которой смазывают вазелином с целью изоляции от атмосферного воздуха.
Через 3 – 4 дня бюкс вынимают из эксикатора, закрывают крышкой
и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0001 г.
После взвешивания бюкс вновь ставят в эксикатор и продолжают насыщение. Взвешивание повторяют через каждые 3 – 4 дня до тех пор, пока
масса бюкса с почвой не станет постоянной.
Это указывает на то, что насыщение почвы влагой закончилось.
Насыщенную почву в бюксе высушивают и по разнице весов определяют количество гигроскопической воды. Затем рассчитывают максимальную
гигроскопичность и влажность устойчивого завядания растений.
Контрольные вопросы
1. Перечислите физико-механические (технологические) свойства почвы.
2. Факторы, влияющие на физико-механические свойства почвы.
3. Что такое связность (твердость) почвы? При какой влажности она
проявляется в большей степени и как это влияет на качество обработки?
4. Понятие о липкости, условия ее проявления.
5. Что понимается под пластичностью почвы? При какой влажности
она проявляется в большей степени?
6. Назвать границы пластичности почвы, когда она подвержена водной
эрозии и устойчива к этому процессу.
7. Сущность метода определения пластичности почвы по Аттербергу.
8. Как определить число пластичности и классификация почв по этому
показателю?
9. Понятие о физической спелости почвы и ее практическое значение
в земледелии.
10. Нижние и верхние пределы влажности почвы, при которых почва
физически спелая.
11. Назовите интервалы влажности почвы в процентах от полной влагоемкости, при которых наступает физическая спелость:
а) глинистых почв;
б) суглинистых почв;
в) песчаных почв.
Схема записи
«____» ______________ 20___г.
Почва _________________________________________________
1. № бюкса ____________________________________________
2. Масса пустого бюкса __________________________________, г
3. Масса бюкса с почвой _________________________________, г
4. Масса бюкса с почвой после насыщения: _________________
1-е взвешивание ______________________________________, г
2-е взвешивание ______________________________________, г
3-е взвешивание ______________________________________, г
5. Масса бюкса с почвой после высушивания ________________, г
6. Масса абсолютно сухой почвы (5 – 2) _____________________, г
7. Масса испарившейся воды (4 – 5) _________________________, г
8. Максимальная гигроскопичность в % от абсолютно сухой почвы
________________________________________________________, %
МГ= 7/6 ∙ 100
9. Влажность устойчивого завядания растений
ВУЗ = 1,34 · МГ = %
Выводы: ____________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Оборудование: алюминиевые бюксы, аналитические весы, эксикатор
с водным раствором сернокислого калия, почвенные сита, ступка с пестиком, фарфоровые чашки.
22
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.3 Определение максимальной молекулярной
влагоемкости почвы по методу А. Ф. Лебедева
(метод пленочного равновесия)
Молекулы воды поглощаются (собираются) поверхностью почвенных
частиц, образуя пленки ориентированных диполей молекул воды. Прочность фиксации сорбированных молекул воды убывает по мере удаления от
поверхности почвенных частиц.
По степени подвижности (прочности связи) различают две формы сорбированной воды: физически прочносвязанная – гигроскопическая и физически рыхлосвязанная – пленочная вода.
Пленочная вода способна передвигаться от пленок с большей толщиной
к меньшей. Пленочная вода ограниченно доступна для растений. Осмотическое давление внутриклеточного сока растений позволяет корневым волоскам всасывать эту воду, но из-за крайне малой подвижности пленочной
воды растение расходует запас влаги быстрее, чем он восстанавливается.
Вследствие этого в жаркую сухую погоду растение начинает вянуть. Совершенно недоступны для растений химически связанная, парообразная,
гигроскопическая и твердая (лед) вода.
Верхний предел содержания в почвах физически рыхлосвязанной (пленочной) воды называется, по А. Ф. Лебедеву, максимальной молекулярной
влагоемкостью (ММВ). Другими словами, ММВ – это наибольшее количество влаги, удерживаемое поверхностными и молекулярными силами почвы.
К величине максимальной молекулярной влагоемкости близка влажность устойчивого завядания растений. Обычно, по мнению В. А. Ковды
(1973), влажность завядания на 2 – 3 % ниже величины ММВ. Поэтому, сопоставляя величину ММВ с фактической влажностью, можно выяснить,
существует ли в почве запас доступной (продуктивной) влаги.
В основу метода пленочного равновесия, предложенного А. Ф. Лебедевым, положено равновесие силы внутреннего молекулярного притяжения
почвенной частицы и силы внешнего давления.
Ход работы
1. Примерно 50 г воздушно-сухой почвы, предварительно просеянной
через сито с размером отверстий 1 мм, высыпают в фарфоровую чашку, затем доливают воду и замешивают до состояния пасты.
2. На лист фильтровальной бумаги (диаметром 9 см) накладывают металлическую пластинку с отверстием диаметром 5 см (толщина пластинки – 2 мм).
3. Отверстие пластинки заполняют почвенной массой, излишки почвы
удаляют ножом, после чего пластинку убирают. На листке фильтровальной
28
2. Чашку с почвой закрывают для предохранения от испарения и оставляют на сутки.
3. Спустя сутки почву перемешивают, выравнивают слоем в 1 см и разрезают шпателем или ножом на равные части так, чтобы между ними образовалась бороздка шириною по дну чашки 1,5 – 2 мм и на поверхности
почвы 10 – 12 мм.
4. По дну чашки ударяют рукой 3 раза или бросают чашку с высоты
6 см. Если после третьего удара обе половины сомкнутся в нижней части
на высоту 1 мм по длине щели 1,5 – 2,0 см, то данное увлажнение соответствует нижней границе текучести.
5. Отбирают 10 – 20 г почвенной массы в предварительно взвешенный
бюкс, взвешивают, ставят на высушивание и определяют влажность. Обычно определения проводят в 3-кратной повторности, расхождения в показателях не должны превышать 2 %.
Данные по взвешиванию записываются в таблицу 10.
3. Определение границы клейкости почвы
(Нижняя граница липкости)
Граница клейкости – это такое соотношение почвы с водой, при котором
почва перестает прилипать к металлическим предметам. Она характеризует
собой влажность начала структурообразования. Эта граница служит предвестником начала полевых работ, так как весеннее боронование почв обычно
начинают при влажности на 2 – 3 % меньше влажности границы клейкости.
Ход работы
1. К массе, оставшейся в чашке после определения нижней границы текучести, добавляют воздушно-сухую почву и перемешивают стеклянной палочкой до тех пор, пока почвенная масса не начнет распадаться на агрегаты.
2. Часть почвы (10 – 20 г) помещают в предварительно взвешенный
бюкс, взвешивают и ставят на высушивание для определения влажности.
Данные по взвешиванию записываются в таблицу 10.
4. Определение границы скатывания в шнур
(Нижний предел пластичности)
Граница скатывания в шнур – это такое соотношение почвы с водой,
при котором почва при раскатывании в шнур толщиной в 3 мм распадается на отдельные кусочки. В этом состоянии почва характеризует нижний
предел пластичности и верхней предел оптимальной влажности для обработки, т.е. приобретает свойства физической спелости.
Ход работы
1. В оставшуюся массу после определения границы клейкости добавляют немного воздушно-сухой почвы и тщательно перемешивают стеклянной
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 9 – Классификация почвогрунтов по пластичности
(Аттерберг, 1911)
Почвогрунты
Высокопластичные (глины)
Пластичные (суглинки)
Слабопластичные (супеси)
Непластичные (пески)
Число пластичности
более 17
17…7
7…0
0
1. Определение верхней границы текучести
Верхняя граница текучести – это такое соотношение почвы с водой,
при котором почвенная масса течет как вода. Почва при этом состоянии
теряет пластичность, приобретает способность растекаться, сползать по
уклону, наиболее подвержена водной эрозии.
Ход работы
1. Из почвы отбирают органические остатки, растирают в ступке и просеивают через сито с отверстиями 1 мм.
2. Около 20 – 30 г почвы помещают в фарфоровую чашку диаметром
10 – 12 см, замачивают водой при постоянном помешивании до тех пор,
пока масса станет текучей как жидкость.
3. Для определения верхней границы текучести резко проводят стеклянной палочкой по дну чашки. Если образовавшаяся борозда в течение
30 секунд исчезает полностью, искомая граница достигнута.
4. Часть текучей почвенной массы (10 – 12 г) переносят в предварительно взвешенный бюкс, взвешивают и ставят на высушивание для последующего определения влажности.
Данные по взвешиванию записываются в таблицу 10.
2. Определение нижней границы текучести
(Верхняя граница пластичности)
Нижняя граница текучести – это такое соотношение почвы с водой,
при котором почвенная масса находится в виде теста и, будучи разделенной шпателем на две половины, вновь соединяется при сильном толчке.
Почва в этом состоянии характеризует собой верхней предел пластичности
и верхний предел устойчивости к водной эрозии.
Ход работы
1. В фарфоровую чашку с жидкой почвенной массой, оставшейся после взятия образца для определения верхней границы текучести, добавляют воздушно-сухую почву при постоянном перемешивании и доводят до
пастообразного состояния.
20
бумаги карандашом указывается фамилия студента, а затем на почвенную
лепешку сверху и снизу прикладывают по 10 листов фильтровальной бумаги.
4. Почвенные образцы по 4 – 6 штук складывают в стопку с прокладкой
между ними металлических или деревянных пластин. Все это помещают на
поршень масляного гигроскопического пресса и подвергают сжатию с давлением 66 кг/см2 в течение 20 минут.
5. Почвенные образцы освобождают от фильтровальной бумаги и переносят в алюминиевый бюкс, которой предварительно взвешивают.
6. Бюкс с почвой взвешивают и ставят в термостат на высушивание при
t 105 оС до постоянной массы.
7. Бюкс с абсолютно сухой почвой взвешивают и определяют процент
ММВ по отношению массы испарившейся воды к абсолютно сухой навеске
1 % к 100.
Приборы и оборудование: пресс, металлические пластины, алюминиевые чашки, алюминиевые бюксы, шпатели, весы ВЛТК – 500, фильтровальная бумага, скальпели.
2.4 Расчет запаса влаги в почве, суммарного
потребления и коэффициента водопотребления
Общие запасы влаги в почве выражаются в тоннах на 1 га или в миллиметрах водного столба. Чтобы увязать процентное содержание влаги с запасами ее в т/га или мм, необходимо знать величину объемной массы и глубину исследуемого слоя в сантиметрах. Подставляя их значения в формулу,
получим:
Р =А · d0 · Н,
где Р – количество воды, в т/га;
А – влажность исследуемого слоя почвы, в %;
d0 – объемная масса этого слоя почвы, в г/см3;
Н – глубина исследуемого слоя, в см.
Если разделить количество воды в тоннах на 10, то получим запасы
воды в миллиметрах водного столба, т.к. слой воды толщиной 1 мм на площади 1 га составит по объему 10 м3, что соответствует 10 т. Для непосредственного выражения запаса воды в мм (Р1) применяют формулу:
Р1 = 0,1 ∙ А · d0 · Н
Общий запас влаги слагается из продуктивного и недоступного запасов
влаги.
29
Название
почвы
Слой
почвы,
см
Номер
бюкса
Максимальная
Масса бюкса
Масса Масса бюкса
Масса
молекулярная
с почвой
Масса
пустого с почвой до
абсолютно
влагоемкость
после
испарившейся
бюкса высушивания
сухой почвы
(ММВ), %
высушивания влаги (В3), г
(В), г
(В1), г
(В4), г
ММВ = (В1– В2) /
(В2), г
(В2 – В) ∙100
Таблица 14 – Таблица определения ММВ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
30
Величина липкости зависит от мехсостава, структурности, влажности
почвы и состава поглощенных оснований. Липкость почвы начинает проявляться в структурных почвах при 60 – 80 % влажности от НВ, когда сцепление между почвенными частицами становится меньше, чем между почвой и рабочими органами. В бесструктурных почвах она проявляется при
меньшей влажности. Липкость измеряют усилием в г/см2, требующимся
для отрыва от почвы прилипшего к ней предмета.
Оптимальная влажность почвы для ее обработки на 2 – 3 % меньше
влажности начала прилипания почвы к металлу.
Связность (твердость) почвы – способность ее оказывать сопротивление расклиниванию, сжатию, раздавливанию. Только при средней степени увлажнения, когда свойства связности и пластичности выражены
в меньшей степени, почва хорошо крошится и легко обрабатывается. Это
состояние называется физической спелостью почвы (пределы физической
спелости почвы: глинистые – 50 – 60 %, суглинистые – 40 – 70 %, песчаные –
30 – 75 % полной влагоемкости).
Нижним пределом физической спелости, при котором возможна ее обработка, является влажность, соответствующая 1,5 величины максимальной гигроскопичности почвы (10 – 15 % к массе абсолютно сухой почвы),
а верхним пределом – влажность, соответствующая 80 – 85 % наименьшей
влагоемкости, когда начинает проявляться липкость (25 – 27 % к массе абсолютно сухой почвы).
Из разработанных методов определения пластичности почвы чаще
других применяется метод Аттерберга, который основан на установлении
пределов пластичности в зависимости от влажности, характеризующей
переход почвы из одной консистенции в другую.
Им установлены следующие 4 константы (границы).
1. Верхняя граница текучести.
2. Нижняя граница текучести.
3. Граница клейкости.
4. Граница скатывания в шнур.
Величину пластичности измеряют числом пластичности, представляющим разницу в содержании воды в весовых процентах при нижней границе
текучести и границе скатывания в шнур.
В интервале увлажнения от нижней до верхней границы пластичности
почва деформируется с сохранением приданной ей формы, максимально
набухает, обладает слабым сопротивлением при внешнем механическом
воздействии, при перекатывании по ней машин образуются колеи по ходу
колес.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вывод: _____________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Оборудование: набор сит, бюретки, стеклянные трубки диаметром
4 – 5 мм, тонкие резиновые кольца для соединения трубок, образцы почвы,
воронки, колбы с водой.
Контрольные вопросы
1. Понятие о водной эрозии и условия ее проявления.
2. Что такое водопрочность структуры, ее значение и как она определяется?
3. Факторы, влияющие на водопрочность агрегатов.
4. Показатель, определяющий степень водопрочности и устойчивости
почвы к водной эрозии по методу Д. Г. Виленского.
5. Влияние размера и его элементов на проявление водной эрозии.
6. Как влияют свойства почвы на ее устойчивость к водной эрозии?
7. Перечислить агрофитоценозы по степени их устойчивости к водной
эрозии.
1.6 Физико-механические свойства почвы
и определение границ пластичности
по методу Аттерберга
К физико-механическим свойствам почвы относятся твердость (связность), липкость, пластичность, набухание, усадка, физическая спелость,
удельное сопротивление и др.
Эти свойства определяют качество обработки и характер деформации
почвы и влияют на рост и развитие корневых систем растений.
Физико-механические свойства зависят от механического, химического, минералогического состава, содержания гумуса, состава поглощенных
оснований и влажности.
Пластичностью называется свойство почвы деформироваться под воздействием внешних механических сил без разрыва сплошности и сохранять полученную форму после прекращения действия внешних сил. Переувлажненные и сухие почвы не обладают пластичностью. Она проявляется
в определенном диапазоне влажности.
Липкость почвы – свойство влажной почвы прилипать к рабочим органам почвообрабатывающих машин и орудий. Она увеличивает их тяговое
сопротивление, ухудшает качество обработки почвы.
18
Для расчетов продуктивного (доступного растениям) запаса влаги (ПЗ)
необходимо из общего запаса (ОЗ) вычесть недоступный (ВУЗ), т.е.
ПЗ = ОЗ – ВУЗ, используя показатели, найденные экспериментально
или данные преподавателем.
Оценка запасов продуктивной влаги производится по следующей шкале, мм.
В слое 0 – 20 см
Запасы хорошие
40
удовлетворительные
20 – 40
неудовлетворительные
<20
Запасы очень хорошие
хорошие
удовлетворительные
плохие
очень плохие
В слое 0 – 100 см
160
160 – 130
130 – 90
90 – 60
60
Суммарное водопотребление (СВ) – это общий расход воды с 1 га в м3
или в мм за период вегетации сельскохозяйственных культур. Оно находится по формуле:
СВ = Пв – Пу+ О,
где Пв – запас продуктивной влаги в начале вегетации, мм;
Пу – запас продуктивной влаги в конце вегетации, мм;
О – сумма осадков за вегетативный период, мм.
Коэффициент водопотребления (КВ) – это расход воды на единицу урожая. Он равен частному от деления расхода влаги в м3/т урожая сухой биомассы или в мм/ц зерна.
Потребность растений в воде на планируемый урожай с гектара определяется произведением коэффициента водопотребления данной культурой
на величину урожая.
Используя показатели, найденные экспериментально или данные преподавателем, рассчитайте запасы продуктивной влаги по следующей таблице.
Таблица 15 – Расчет продуктивной влаги
Название
Слой Мощность Объемная
почвы
почвы, слоя (Н), масса (d0),
(вариант,
см
см
г/см3
поле)
Общий
Продуктивный
запас Недоступный
запас влаги
влаги
запас влаги
% т/га мм
(ОЗ),
(ВУЗ), %
%
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Контрольные вопросы по формам почвенной влаги
и расчетам запасов продуктивной влаги в мм и т/га
(темы 2.2 – 2.4)
1. Назовите формы почвенной влаги. Охарактеризуйте их по физическому состоянию, степени связности и доступности растениям.
2. Понятие о гигроскопической и максимальной гигроскопической
влажности почвы.
3. От каких показателей зависит величина МГ?
4. Понятие о пленочной, капиллярной, гравитационной формах воды,
механизме их передвижения в почве. Их доступность.
5. Понятие о максимальной молекулярной влагоемкости (ММВ) почвы.
От каких показателей она зависит? Формы воды, составляющие ММВ.
6. Сущность метода определения максимальной молекулярной влагоемкости (ММВ) почвы методом пленочного равновесия по методу А. Ф. Лебедева.
7. Сущность определения максимальной гигроскопичности почвы (МГ)
по методу А.В. Николаева.
8. Понятие об общем, продуктивном и недоступном («мертвом») запасах влаги в почве.
9. С помощью каких показателей (водных констант) можно определить
влажность устойчивого завядания растений («мертвый запас влаги»).
10. От чего зависит величина «мертвого» запаса влаги?
11. Дать определение влажности устойчивого завядания (ВУЗ).
12. Расчет запасов общей и продуктивной влаги в метровом слое почвы
в т и мм/га.
13. Что такое суммарное водопотребление и как его определить?
14. Что такое коэффициент водопотребления и как он рассчитывается?
15. Какие агротехнические мероприятия применяют для снижения непродуктивного расхода воды?
16. Как рассчитать возможный урожай зерновых по ресурсам увлажнения?
2.5 Определение водопроницаемости,
водоподъемности и влагоемкости почвы
лабораторными методами
Вода в почве находится в непрерывном движении под влиянием различных причин: в результате поступлений осадков и талых вод, потерь воды на
испарение, изменений упругости водяных паров и температур и др. Самой
доступной для растений является гравитационная и капиллярная влага.
32
Ход работы
1. Образец воздушно-сухой почвы просеивают через набор сит с диаметром отверстий 10 – 7 – 5 – 3. Сверху сита закрывают крышкой, снизу поддоном.
2. Из комочков, находящихся на сите с отверстиями 3 мм (комочки диаметром 3 – 5 мм), отбирают 30 сравнительно одинаковых по форме и величине агрегатов, которые подвергаются капельному размыванию.
3. Размыв комочков проводят из бюреток, нижний конец которых устанавливают на расстоянии 5 см от комочков. Правильность оценки водопрочности агрегатов зависит от скорости падения капель, которая должна
составлять 2 капли в секунду. Поэтому до начала размыва комочков устанавливают нужную скорость падения капель и количество их в 1 см3 (определение количества капель в 1 см3 проводят в 3-кратной повторности). При
выполнении работы изменять скорость подачи капель на почву не следует
(кран бюретки должен быть постоянно открытым). Воду в бюретке следует
поддерживать постоянно на одном уровне.
4. Каждый комочек помещают на две горизонтальные стеклянные трубки или на сито размером 0,5 мм с зазором 1 – 2 мм. Подсчитывают количество капель воды, израсходованное на размывание одного агрегата. Между
комочками устанавливают зазор, чтобы капли воды попадали на соседние
агрегаты.
5. После завершения размыва подсчитывают суммарное количество капель, затраченных на все агрегаты. Затем переносят их в см3 на один агрегат. Это и будет показателем водопрочности данной почвы.
6. Записи расходов воды на размыв агрегатов помещают в таблицу.
Таблица 8 – Таблица определения водопрочности структуры
Число капель воды, пошедших
на размыв агрегатов по порядку
НаименоПовторвание
ность
почвы
1
2
3
4
5
6
7
8
Сумма
капель
Среднее
количество
капель
на 1 агрегат
9 10
1
2
3
4
Количество капель воды в 1 см3 _________________________________
Общее количество воды, пошедшее на размыв всех агрегатов, см3 ___
________________________________________________________________
Количество воды, пошедшее на размыв одного агрегата, см3_________
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Какие по размерам комочки считаются устойчивыми к ветровой эрозии?
5. При каком содержании агрегатов, диаметр которых больше 1 мм,
почва считается совершенно неустойчивой, неустойчивой, устойчивой
и высокоустойчивой к ветровой эрозии?
6. Перечислить комплекс мероприятий, способствующих уменьшению
и предотвращению эрозии.
7. Как влияют способы обработки почвы и возделываемые культуры на
проявление ветровой эрозии?
8. В какое время года и на каких полях почва наиболее подвержена ветровой эрозии?
1.5 Оценка устойчивости почвы к водной эрозии
по водопрочности почвенных комочков
(метод Д. Г. Виленского)
Частичное или полное разрушение пахотного слоя почвы под действием воды называется водной эрозией.
Способность почвенных агрегатов противостоять размывающему действию воды называется водопрочностью структуры.
Водопрочность почвы определяется различными методами, одним из
них является метод Д. Г. Виленского, который имитирует разрушающее действие дождя и дождевальных машин при орошении. Устойчивость к водной
эрозии оценивается по шкале расхода воды в мм на размыв агрегатов.
Таблица 7 – Шкала ориентировочной оценки водопрочности структуры
и устойчивости почвы против водной эрозии
Расход воды на размывание
одного агрегата, мм3
менее 10
16
от 10 до 30
Водопрочность
агрегатов
совершенно
неводопрочные
очень низкая
от 30 до 100
пониженная
от 100 до 300
средняя
от 300 до 1000
повышенная
более 1000
высокая
Устойчивость против
водной эрозии
смывается очень слабым
дождем
смывается слабым
дождем
смывается средним
дождем
смывается сильным
дождем
смывается очень сильным
дождем
наиболее устойчивая
против водной эрозии
Просачивание воды в почву при выпадении атмосферных осадков или
орошении зависит от ее водопроницаемости, т.е. способности почвы впитывать и пропускать через себя воду. Различают две стадии нисходящего
тока гравитационной воды. Во время стадии впитывания происходит заполнение водой свободных пор под действием сорбционных сил и напора
воды. Во второй стадии – фильтрации, вода перемешается в почве уже по
заполненным водой порам под действием гравитационных сил.
В капиллярных порах действуют капиллярные силы в результате образования вогнутых менисков на поверхности воды на границах твердой, жидкой и газообразной фаз почв. Капиллярные силы поднимают влагу вверх
и, когда они уравновешивают гравитационные силы, наступает влажность,
соответствующая величине НВ, когда капиллярный столб зависает в почве на определенном уровне. Она включает сорбционную и капиллярноподвешенную влагу. При высоком уровне грунтовых вод кроме того содержится некоторое количество капиллярно-подпертой гравитационной воды,
и влажность соответствует капиллярной влагоемкости.
Расход воды идет через физическое испарение влаги с поверхности
почвы и транспирацию растениями, а также возможны поверхностный сток
и фильтрация в грунтовые воды.
Так как корневая система растений расположена в основном в верхнем
0 – 30 см слое почвы, влага расходуется здесь более интенсивно, и поэтому
происходит постепенный подъем воды по капиллярам из более увлажненных нижних слоев. Когда скорость поднятия воды не успевает за ее расходом, происходит разрыв капилляров и наступает состояние влажности
разрыва капилляров (ВРК). Для суглинистых и тяжелосуглинистых черноземов величина ее соответствует 65 – 70 % от НВ. В это время растения уже
начинают испытывать недостаток влаги, и поэтому этот уровень увлажнения считается нижним порогом для назначения поливов.
При близком залегании грунтовых вод подъем воды в капиллярах почвы продолжается пока гравитационное давление поднимающегося столбика воды не придет в равновесие с действием капиллярных сил. Высоту
капиллярной каймы следует учитывать при назначении поливов на засоленных почвах с близким залеганием грунтовых вод, т.к. может наступить
так называемое «вторичное» засоление почв.
Основными свойствами почвы, характеризующими передвижение
воды, является водопроницаемость и водоподъемность.
Водопроницаемость почвы
Водопроницаемость зависит от пористости и, особенно, от размера
почвенных пор, что, в свою очередь, связано с механическим составом
и структурой.
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В значительной степени на величину водопроницаемости влияет первоначальная влажность почвы. В сухую почву вода проникает быстрее, чем
во влажную. Однако в сильно высушенную почву вода вначале просачивается медленно.
Величина водопроницаемости определяется коэффициентом фильтрации, характеризующимся количеством воды в мм, прошедшем через почву
за 1 минуту.
Наиболее простым способом определения водопроницаемости является метод насыпных образцов.
Ход работы
1. Берут металлический цилиндр (с патрубками) высотой 30 – 40 см
и диаметром 3 – 4 см. Нижний конец прикрывают кружком фильтровальной
бумаги и обвязывают марлей.
2. Цилиндр наполняют почвой на высоту 20 см до нижней отметки
верхнего патрубка, при этом цилиндр слегка встряхивают. Так наполняются
несколько цилиндров разными почвами (по структурному состоянию или
механическому составу). Сверху на почву кладется кружок фильтровальной бумаги.
3. Цилиндр укрепляют на штативе и под ним ставят мерный стеклянный стакан.
4. Сверху наливают воду слоем 4 см (до верхней части верхнего патрубка), отмечают время и следят за появлением первой капли (окончание
первой фазы – впитывания), затем через определенное время, например,
5 минут, количество просочившейся воды. Уровень воды над почвой поддерживают постоянным (4 см).
5. Наблюдение за фильтрацией воды ведут до наступления постоянной
скорости просачивания.
1.4 Оценка устойчивости почвы к ветровой эрозии
Ветровая эрозия (дефляция) – это отделение, перемещение и отложение
частиц почвы ветром.
Ветроустойчивыми считаются комочки (агрегаты) размером более
1 мм. Почва устойчива к ветровой эрозии при наличии в верхнем (0 – 5)
слое свыше 50 % по массе комочков размером более 1 мм.
Таблица 5 – Шкала ориентировочной оценки устойчивости почвы
к ветровой эрозии
Содержание в почве комочков крупнее 1 мм, в %
менее 25
Устойчивость к эрозии
совершенно неустойчивая
25…50
неустойчивая
50…75
устойчивая
более 75
высокая устойчивость
Ход работы
С поверхности почвы на глубину 5 см отбирают почвенный образец
массой около 1 кг, доводят его до воздушно-сухого состояния, взвешивают
и просеивают через набор сит 10 – 5 – 3 – 1 мм в течение 1 – 2 минут.
Результаты определения записывают в таблицу
Таблица 6 – Оценка устойчивости почвы к ветровой эрозии
Вариант
Масса воздушно-сухого
образца почвы
Содержание комочков,
в%
более 1 мм меньше 1 мм
Оценка ветроустойчивости
Таблица 16 – Определение водопроницаемости почвы
Масса профильтровавшейся воды за
Площадь
Время
Название
…минут, мм
сечения
появления
почвы,
цилинЗа
1-й капли
образца
дра
5 10 15 20 время
учета
Коэффициент фильтрации, мм/мин
Вывод: ______________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
За
5 10 15 20 время
учета
Оборудование: весы, набор сит с отверстиями 10 – 5 – 3 – 1 и поддоном,
образцы воздушно-сухой почвы, коробки для фракций просеянной почвы.
По полученным данным строят кривую, откладывая по оси абсцисс
время между отсчетами (мин), а на оси ординат – водопроницаемость почвы (в мм/мин).
34
Контрольные вопросы
1. Понятие о ветровой эрозии.
2. Районы наибольшей вероятности проявления ветровой эрозии и причины, вызывающие этот процесс.
3. Методика отбора образцов для определения ветроустойчивости почвы.
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Контрольные вопросы
1. Что понимается под структурностью и структурой почвы? Оптимальные размеры структурных комочков в зонах достаточного увлажнения
и в условиях засушливого земледелия.
2. Понятие о коэффициентах структурности почвы, определение и его
показатели на окультуренных почвах.
3. Классификация структурных отдельностей по величине и форме.
4. Влияние структуры почвы на водный, воздушный, пищевой и тепловой режимы.
5. Какие фракции почвы относятся к неструктурным?
6. Факторы, влияющие на разрушение и улучшение структуры почвы.
Масса бюкса, г
Содержание
агрегатов, %
Бюксы №
Взято для
мокрого
просеивания, г
(1/2 от сухого
просеивания)
Чашки фарфор,
№
Масса почвы, г
2
Просеивание в воде
3
4
5
Масса бюкса
с почвой после
высушивания, г
1
Более 10
10…7
7…5
5…3
3…2
2…1
1…0,5
0,5…0,25
Всего:
Масса фракций
(комочков)
после
просеивания, г
Размеры
агрегатов
Таблица 4 – Агрегатный состав почвы при мокром просеивании
6
7
8
9
Вывод: _____________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
14
Рассчитать количество профильтровавшейся воды в мм за 1 час и дать
оценку водопроницаемости исследуемого образца почвы по шкале Н. А. Качинского.
Таблица 17 – Оценка водопроницаемости по Н. А. Качинскому
Водопроницаемость в мм водного столба в первый час наблюдений (напор
воды Н=5 см при температуре 10 °С)
Оценка
Свыше 1000
провальная
1000…500
излишне высокая
500…100
выровненная по всей поверхности
наилучшая
100…70
хорошая
70…30
удовлетворительная
Менее 30
неудовлетворительная
Водоподъемность почвы
Водоподъемность почвы – это способность почвы поднимать воду по
капиллярам из нижних горизонтов в верхние.
Высота и скорость подъема воды зависит, главным образом, от поперечных размеров капилляров: чем меньше их размеры, тем они поднимают
воду выше, но медленнее, в крупных капиллярах – наоборот. Однако при
наличии очень мелких пор капиллярное поднятие замедляется и может прекратиться за счет уменьшения силы поверхностного натяжения в мелких
капиллярах и увеличения сорбционных сил. Этим объясняется замедление
капиллярного движения в глинистых почвах.
Существенное влияние на водопроницаемость почвы оказывает ее
структура.
Благодаря водопроницаемости почвы растения получают влагу из нижних слоев, когда запасы ее в верхней части уже использованы.
Ход работы
1. Берут градуированные стеклянные трубки диаметром 2 – 3 см, высотой 40 – 50 см. Нижний конец обвязывают марлей и трубки заполняют почвой, при этом сосуды слегка постукивают для уплотнения почвы.
2. Трубки с разной почвой по мехсоставу и структурному состоянию
ставят для насыщения нижним концом в ванну с водой. Уровень поднятия
воды легко заметить по изменению цвета почвы.
35
10
15
20
25
30
Оборудование: градуированные стеклянные трубки, почвенные образцы, секундомер.
Полная влагоемкость почвы
Влагоемкость почвы – количество воды, которое поглощает и удерживает почва.
Различают следующие виды влагоемкости: полную, полевую, капиллярную.
Полная влагоемкость почвы, или наибольшая влагоемкость – наибольшее количество, которое содержится в почве при полном заполнении всех
пор водой.
Полевая влагоемкость или наименьшая влагоемкость – максимальное
количество воды, которое почва способна длительное время удерживать
после стекания гравитационной воды.
Капиллярная влагоемкость почвы представляет собой количество влаги, насыщающей капилляры при близком залегании (зеркала) грунтовых
вод, т.е. в условиях подпертой капиллярной воды.
Величина влагоемкости любой почвы зависит, главным образом, от
механического ее состава, структуры, количества органических веществ.
Влагоемкость глинистых и суглинистых почв выше, чем супесчаных и песчаных. При одинаковом механическом составе более богатые перегноем
почвы обладают и большей влагоемкостью.
Для определения влагоемкости почвы существует ряд методов. Из них
в лабораторных исследованиях для определения полной влагоемкости чаще
всего используется метод насыпных образцов.
36
Примечание: для всех сельскохозяйственных культур оптимальный коэффициент структурности почвы должен быть более 2,3
5
Скорость поднятия воды,
мм/мин
более 10
10 – 7
7–5
5–3
3–2
2–1
1 – 0,5
0,5 – 0,25
менее 0,25
Всего
Название почвы
Масса
фракции,
г
Время учета (мин) и высота
подъема воды (мм)
Таблица 3 – Агрегатный состав почвы при сухом просеивании
Таблица 18 – Таблица водоподъемности почвы
Размер
Слой
фракции
Название Вариант
почвы,
(комочки),
почвы
опыта
см
мм
3. Через определенные промежутки времени (5 мин) производят замеры подъема влаги в каждой трубке. Наблюдения проводят до прекращения
поднятия воды.
4. Скорость водоподъемности определяют делением высоты подъема
воды на время.
Структурность почвы Содержание оптимальных
(сумма агрегатов от
структурных агрегатов
Коэффициент
10 до 0,25 мм)
(от 3 до 0,25 мм)
структурности
масса, г
%
масса, г
%
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Фракцию меньше 0,25 мм рассчитывают по разности между взятой для
анализа почвой и суммой фракций больше 0,25 мм.
Выводы об агрегатном составе почвы: ___________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Б. Мокрое просеивание по модификации М. С. Цыганова
1. Для определения водопрочности агрегатов составляют среднюю пробу в 50 г из всех фракций агрегатов, полученных при сухом просеивании.
Для этого каждая фракция берется в количестве, равном в граммах половине процентного содержания ее в данной почве. Например: при 22 % фракции 5 – 3 мм для средней пробы берут 11 г и т.д.
В среднюю пробу фракцию меньше 0,25 мм не берут (т.к. она будет забивать мелкие сита), в таком случае средняя проба получается меньше 50 г
(на величину, соответствующую половине процентного содержания фракции мельче 0,25 мм). Для расчетов навеску считают равной 50 г.
2. Среднюю пробу переносят на верхнее сито диаметром 7 – 10 мм,
предварительно положив на него фильтровальную бумагу. Сито с почвой
ставят на капиллярное насыщение в течение 30 минут в ванночку с водой
для удаления почвенного воздуха.
3. Готовят колонку сит с диаметром отверстий поочередно сверху вниз
5 – 3 – 2 – 1 – 0,5 – 0,25 мм.
4. Пробу почвы после капиллярного насыщения переносят на верхнее
сито колонки и опускают в ванну так, чтобы слой воды был на 5 – 6 см выше
борта верхнего сита.
5. Затем медленно поднимают сита на 3 – 5 см и резко без потерь почвы опускают вниз на эту же глубину. После 10 встряхиваний верхние сита
с размером отверстий 5 – 3 – 2 мм снимают, а нижние три – еще встряхивают
5 раз и вынимают из воды.
6. Оставшиеся на ситах агрегаты смывают струей воды из промывалки
в большие фарфоровые или алюминиевые чашки и после полного их оседания воду сливают. Почву с остатком воды переносят в бюксы, высушивают
до абсолютно сухого состояния и взвешивают.
7. Для каждой фракции высчитывают ее процентное содержание путем
умножения массы фракции в граммах на 2 (т.к. средняя проба образца бралась в количестве 50 г).
Процент фракции меньше 0,25 мм определяется, вычитая из 100 сумму
процентов всех других фракций.
Необходимое оборудование: образцы почвы, совочки, весы, набор почвенных сит, чашки, бюксы, промывалки, термостат, фильтровальная бумага, емкости с водой для мокрого просеивания, ванночки для капиллярного
насыщения среднего образца почвы.
12
Ход работы
1. Берут металлический или стеклянный цилиндр высотой 20 см, диаметром – 4 см, записывают его номер, взвешивают и на сетчатое дно кладут
кружок фильтровальной бумаги, слегка смоченный водой.
2. Цилиндр наполняют почвой на 3/4 высоты, слегка уплотняют постукиванием о стол и взвешивают.
3. Цилиндр с почвой ставят в сосуд с водой, уровень которой все время
поддерживается на одной высоте с поверхностью почвы в цилиндре. Цилиндр держат в воде до тех пор, пока над почвой появится вода.
4. Цилиндр вынимают, дают стечь в течение 2 – 3 минут излишней воде,
обтирают полотенцем и взвешивают.
5. Все записи и расчеты оформляют в таблице.
Примечание: процент гигроскопической влаги в воздушно-сухой почве
дает преподаватель или определяется параллельно весовым методом.
Выводы по работе: ___________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Оборудование: стеклянный цилиндр, электрические весы, емкость с водой, почвенные образцы.
Контрольные вопросы
1. Под действием каких сил передвигаются различные формы воды
в почве?
2. Влагоемкость почвы и ее виды.
3. Приемы по увеличению влагоемкости почвы.
4. Что понимается под водопроницаемостью почвы?
5. Из каких фаз складывается водопроницаемость почвы?
6. Под действием каких сил происходит впитывание и фильтрация
в почве?
7. От каких агрофизических показателей плодородия зависит водопроницаемость почвы?
8. Что понимается под водоподъемностью почвы?
9. Чем определяется высота и скорость подъема воды?
10. Объясните замедление капиллярного движения в глинистых почвах.
11. Какое влияние на водоподъемность оказывает структура и объемная
масса почвы?
12. Способы регулирования водопроницаемости и водоподъемности
воды в почве.
13. Чем объясняется медленное вначале просачивание влаги в сильно
иссушенную почву?
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Полная влагоемкость
(ПВ), %
ПВ=(В6×100) : В5
Масса абсолютно
сухой почвы
(В5), г
В5=В3×100:(100+ГВ)
Гигроскопическая
влага (ГВ), %
Масса почвы после
полного насыщения
водой (В4), г
В4=В2-В
Масса воздушносухой почвы (В3), г
В3=В1- В
Масса цилиндра
с почвой после
полного насыщения
водой (В2), г
Масса цилиндра
с воздушно-сухой
почвой (В1), г
Масса пустого
цилиндра (В), г
Таблица 19 – Таблица определения полной влагоемкости почвы
Масса воды в почве
после полного
насыщения (В6)
В6=В4-В5
Номер цилиндра
Название почвы
38
1.3 Структура почвы и определение агрегатного
состава методом Н. И. Саввинова
Способность почвы распадаться на агрегаты (комочки) различной величины называется структурностью. Структура почвы – это различные по
величине и форме агрегаты, в которые склеены почвенные частицы.
По размеру агрегатов различают мегаструктуру, или глыбистую
(более 10 мм в диаметре), макроструктуру, или комковатозернистую
(10,0 – 0,25 мм), и микроструктуру (менее 0,25 мм). Качество структуры
почвы зависит от содержания оптимальных по размеру агрегатов и водопрочности.
Отношение массы комковатозернистой структуры (10 – 0,25 мм) к массе остальных фракций при сухом рассеивании называется коэффициентом
структурности.
Оптимальная величина этого показателя по Качинскому Н.А. более 2,3.
Наиболее агрономически ценными агрегатами для черноземов считаются комочки размером 0,25 – 3,0 мм, в зоне достаточного увлажнения –
0,5 – 5,0 мм.
Для оценки почвы по ее структурному состоянию существует шкала
(Агрофизические методы исследований почв, 1966).
Шкала оценки почвы по ее структурному состоянию
Содержание структурных агрегатов (0,25 – 10),
мм
воздушно-сухих
водопрочных
80
70
80 – 60
70 – 55
60 – 40
55 – 40
40 – 20
40 – 20
20
20
Оценка структурного состояния
отличное
хорошее
удовлетворительное
неудовлетворительное
плохое
Ход работы
А. Сухое просеивание
1. Среднюю пробу воздушно-сухой почвы от 0,5 до 2,5 кг просеивают
на ситах с диаметром отверстий 10 – 7 – 5 – 3 – 2 – 1 – 0,5 – 0,25 мм. Сверху
сита закрывают крышкой, снизу – поддоном.
2. Просеивание проводят 2 – 3 минуты спокойными наклонами всего
набора сит, при этом сухие агрегаты почвы перекатываются в соответствующие отверстия в ситах.
3. По окончании просеивания каждую фракцию взвешивают отдельно
и вычисляют ее процентное содержание от общей навески.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
25. Отношение капиллярной скважности к некапиллярной
V3о: V4о
26. Строение пахотного слоя почвы
V1о : V3о: V4о
По результатам работы делается вывод о том, благоприятно ли
строение пахотного слоя применительно к данной зоне.
Если строение неблагоприятно, то какие агротехнические приемы необходимы для его регулирования.
Вывод: _____________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
Оборудование и материалы: буры-цилиндры объемом 100 – 500 см3,
картонные коробки, лопаты, линейки, ножи для очистки патронов, сетчатые крышки с фильтровальной бумагой, кюветы для установки стаканов на
насыщение, алюминиевые чашки, алюминиевые бюксы, технические весы.
Контрольные вопросы
1. Что такое общая скважность почвы и как она рассчитывается?
2. Каково оптимальное соотношение между капиллярной и некапиллярной пористостями в засушливой зоне?
3. Что такое строение пахотного слоя почвы и его роль в оптимизации
водного и воздушного режимов?
4. Пути регулирования строения почвы.
5. Что называется плотностью твердой фазы почвы (удельной массой
твердой фазы), от чего она зависит?
6. Что такое объемная масса почвы и что понимают под равновесной
и оптимальной для растений средней плотностью почвы?
7. Каковы оптимальные параметры средней плотности почвы для зерновых и пропашных культур в черноземной зоне?
8. Как рассчитать степень насыщения почвы влагой в % к общей пористости при фактической влажности в поле?
9. Как влияет увлажнение и высушивание на строение почвы?
10. Что называется пористостью аэрации и как она рассчитывается?
11. Назовите оптимальные параметры общей скважности и пористости
аэрации для зерновых и пропашных культур на черноземах.
10
РАЗДЕЛ 3 БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ
3.1 Ускоренное определение валового содержания
органических веществ в почве методом
прокаливания
Органическое вещество почвы представлено растительными остатками (корешки, наземный опад), полуразложившимися остатками высохших
растений, микроорганизмов и животных, обитающих в почве, а также гумусом – сложным комплексом веществ, обычно темного цвета, равномерно
пропитывающим почву и находящимся в очень прочной связи с ее минеральной частью.
Первичным и основным источником органических веществ, из которых образуется гумус, являются остатки зеленых растений в виде наземного опада и корней. Превращение органических остатков в гумус совершается в почве при участии микроорганизмов, животных, кислорода, воздуха и воды. Совокупность процессов разложения исходных органических
остатков, синтеза вторичных форм микробной плазмы и их гумификации
составляет сущность гумусообразования.
Плодородие почвы зависит от степени богатства почвы гумусом (перегноем). При ускоренных анализах почв для суждения о запасах органических и минеральных веществ в них можно воспользоваться данными по
определению потери при прокаливании. Метод основан на сжигании органического вещества почвы в муфеле при температуре 800 °С.
Ход работы
1. В предварительно прокаленный и взвешенный тигель с крышкой отвешивают на технических весах 2 – 4 г почвы. Навеска не должна занимать
больше 2/3 объема тигля. Одновременно берут в сушильный стаканчик
3 – 5 г почвы и определяют ее влажность.
2. Открытый тигель с навеской ставят в холодную муфельную печь
и постепенно нагревают ее до 800 °С.
3. После двухчасового прокаливания при указанной температуре тигель вынимают из муфеля, ставят на асбестовый лист, закрывают крышкой
и охлаждают 5 минут. Затем тигель помещают в эксикатор на 30 минут до
полного охлаждения.
4. Охлажденный тигель взвешивают и снова ставят в муфель на прокаливание в течение 40 минут. После повторного прокаливания снова охлаждают и взвешивают, как указано выше. Прокаливание ведут до постоянной
массы или до того, как изменение массы не будет превышать 0,01 г. Если
зола при сжигании сплавилась, то после охлаждения тигля ее растворяют
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
несколькими каплями азотной кислоты, потом добавляют 1 мл насыщенного раствора NH4NО3, высушивают и снова озоляют.
5. Вычисляют зольность и потерю от прокаливания почвы. Зольность
в процентах к абсолютно сухой почве определяют по формуле:
ЗП = а ⋅
100 + В
,
С
где ЗП – зональность почвы (в %);
а – масса золы, г;
В – влажность почвы, %;
С – навеска воздушно-сухой почвы, г.
Потерю от прокаливания вычисляют по формуле:
А = 100 – ЗП,
где А – потеря от прокаливания, выраженная в % от массы абсолютно сухой почвы;
ЗП – зольность в % от массы абсолютно сухой почвы.
Оборудование, материалы, аппаратура: образцы почвы, тигли, весы,
муфельная печь, эксикатор, асбестовый лист, азотная кислота, насыщенный
раствор NH4NО3.
Контрольные вопросы
1. Назовите биологические показатели плодородия почвы.
2. Роль органического вещества в плодородии почвы.
3. Пути пополнения запаса органического вещества в почве.
4. Факторы, влияющие на гумификацию органического вещества в почве.
5. Назовите коэффициенты гумификации для основных органических
веществ: солома зерновых, навоз, пожнивные и корневые остатки зерновых, пропашных культур, многолетних трав.
6. Минерализация органического вещества и ее роль в плодородии почвы.
3.2 Определение биологической активности почвы
по методу Г. М. Оганова
Интенсивность разложения органического вещества зависит от биологической активности почвы, которую косвенно можно определить количеством углекислоты, выделяемой почвой.
Ход работы
1. Берут широкогорлую колбу на 400 мл с пробкой, к внутренней стороне которой прикрепляют проволочный кронштейн для подвешивания стаканчика или тигелька с емкостью 20 – 40 мл.
40
13. Объем капиллярных пор (V3), cм3
V3 = В3 – В1
14. Объем некапиллярных пор (V4) , cм3
V4= V2 – V3
о
15. Объем твердой фазы (V1 ), %
V
V10 = 1 ⋅100
V
16. Пористость (скважность) общая (V2о),%
V
V20 = 2 ⋅100
V
17. Пористость капиллярная (V3о), %
V
V30 = 3 ⋅100
V
18. Пористость некапиллярная (V4о), %
V
V40 = 4 ⋅100
V
19. Масса почвы в цилиндре до насыщения (В5), г
В5 = В1 – В
20. Объем воды в почве до насыщения (V5), см3
V5 = В5 – Ма/с
21. Объем воздуха в почве до насыщения (V6), см3
V6 = V2 – V5
22. Степень насыщения почвы водой (СН), %
СН =
V5
⋅100
V2
23. Степень аэрации почвы (СА), %
СА =
V6
⋅100
V2
24. Отношение объема твердой фазы почвы к общей пористости
V1о : V2о
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
касалась почвы в патроне. После установления постоянной массы почвы
с патроном после насыщения накрыть его крышкой, сетчатое дно заменить
нижней крышкой и взвесить.
2. Содержимое патрона перенести в чашку, тщательно перемешать
и взять среднюю пробу в бюкс для определения влажности почвы при капиллярном насыщении.
3. Взвесить бюкс с отобранной почвой и поставить его в сушильный
шкаф для высушивания при t = 105 °С до постоянной массы. Данные записываются в пункты 5 – 8.
Патрон вымыть, протереть, взвесить его с крышками, замерить внутренний диаметр и высоту без крышек.
Расчет строения пахотного слоя почвы ведется по следующей форме
1. Масса цилиндра (с крышками) (В), г
2. Масса цилиндра с почвой до насыщения (В1), г __________________
3. Масса цилиндра с почвой после насыщения (В3), г _______________
4. Масса почвы в цилиндре после насыщения (В4), г ________________
В4=В3 – В
5. Номер бюкса _______________________________________________
6. Масса пустого бюкса (а), г ___________________________________
7. Масса бюкса с сырой почвой (а1), г _____________________________
8. Масса бюкса с высушенной почвой (а2), г _______________________
9. Капиллярная влагоемкость (Wк), % ____________________________
Wк =
а1 − а
⋅100.
а2 − а
10. Масса а/с почвы в патроне (М а/с), г
В4 =
а2 − а
⋅100.
а1 − а
11. Объем твердой фазы почвы (V1), см
М
V1 = ас ,
d
где d – удельная масса (плотность твердой фазы) почвы г/см3, которая
для почвы учебно-опытного поля ОГАУ в слое 0 – 30 см равна d =
2,60 – 2,62 г/см3.
12. Общий объем почвенных пор (V2), cм3
V2= V – V1
8
2. В стаканчик (тигель) помещают 25 г свежевзятой или воздушносухой почвы, закрепляют стаканчик на кронштейне, опускают в колбу и последнюю плотно закрывают пробкой. Предварительно на дно колбы наливают 20 – 25 мл 0,1 н раствора щелочи для поглощения выделяющейся из
почвы углекислоты (СО2).
3. Колбу с почвой ставят в термостат и выдерживают 12 – 24 часа при
температуре 27 – 28 °С. Для более полного поглощения СО2, выделяющегося из почвы, раствор щелочи в колбе взбалтывают 2 – 3 раза легкими круговыми движениями. Для контроля в термостате ставят аналогичную колбу
с раствором щелочи, но без почвы.
4. После выдержки в колбу добавляют 1 мл 20 %-ного раствора хлористого бария, 2 – 3 капли фенолфталеина и титруют 0,1 н раствором соляной
кислоты до исчезновения розовой окраски.
5. Разность в количестве соляной кислоты, пошедшей на титрование
щелочи в контрольной и опытной колбах, указывает на интенсивность биологических процессов в почве. Эту разность умножают на коэффициент 2,2
и получают количество СО2, которое выделилось из почвы.
6. Почва в стаканчике высушивается, после чего производится расчет
по формуле:
Х =
а ⋅ 2, 2 ⋅1000
,
в
где Х – количество выделившегося СО2, в мг на 1 кг сухой почвы;
а – количество 0,1 н раствора щелочи, связанной с СО2, в мл;
2,2 – коэффициент для перевода объема 0,1 н раствора щелочи в мг СО2;
в – масса сухой почвы в стакане, в г;
1000 – коэффициент для перевода на 1 кг почвы.
3.3 Определение биологической активности почвы
методом льняных полотен
Общие положения. Методов определения биологической активности
почв достаточно много, так как спектр задач, стоящих перед исследователем, также обширный. Однако многие методы дают информацию на
данный момент исследования и не раскрывают специфику функционирования микробиоты в пространстве и во времени. Этого недостатка лишены аппликационные методы диагностики почв, позволяющие учитывать
консциляционное влияние антропогенной среды, проследить состояние
живой компоненты почв на определенном отрезке времени. Определение
целлюлозолитической способности почв методом аппликации дает ценную
информацию о превращении лабильной фракции органического вещества,
круговороте углерода, активности целлюлозолитического комплекса.
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ход определения
Чистые обезжиренные стеклышки (8 × 10 см) обшивают с двух сторон
чистой льняной тканью (шелковыми нитками). Масса ткани, которая пришивается на стекло, заранее установлена. На один участок рекомендуется
подготовить не менее 9 стекол, обшитых тканью. Стекла, предназначенные
для каждого участка, заворачиваются в крафтовскую бумагу и стерилизуются. Начиная с поверхности, проделывают ножом или лопатой вертикальные
щели в почве на глубину 10 см и вставляют подготовленные стекла. Если
планируются исследования более глубоких слоев, то рядом с предыдущими
в почве делаются щели на нужную глубину.
В полевом журнале записывается исходная масса ткани, время закладки
стекол, количество их на одной пробной площади. Поэтому, чтобы обнаружить все стекла, закопанные в почву, прежде чем выполнять модельный эксперимент, необходимо выявить ориентиры (старое дерево, большой камень,
расположение относительно тропинки и пр.), а также установить колышки.
Один конец колышка лучше закрасить белой краской, можно также воспользоваться обычными карандашами или ручками. Это позволит точно определить
место закладки стекол даже спустя 6 месяцев после постановки эксперимента.
Съемку опыта по разложению льняного полотна производят в зависимости от целей работы.
По окончании эксперимента стекла осторожно извлекают из почвы,
помещают в полиэтиленовый мешок. В лаборатории ткань отмывают от
почвы и продуктов полураспада, подсушивают и взвешивают. Если стекол
много, то ткань можно поместить в бюкс, обязательно записав номер бюкса
в тетрадь.
По убыванию массы судят об интенсивности процесса разрушения
целлюлозы. Шкала интенсивности разрушения целлюлозы приводится
в таблице.
Выраженность процесса разрушения
<10
10 – 30
30 – 50
50 – 80
>80
Оценка
очень слабая
слабая
средняя
сильная
очень сильная
Полученные данные можно представить в виде таблицы или рисунка,
в последнем случае достаточно иллюстративно можно показать изменение
целлюлозолитической способности изучаемых почв.
42
Показатели скважности выражаются в процентах от объема почвы.
В разных почвенно-климатических условиях оптимальные показатели
строения пахотного слоя будут различными.
На черноземах засушливой зоны строение пахотного слоя считается
оптимальным при отношении капиллярной скважности к некапиллярной
как 1,5 – 2,0 : 1,0. В зоне достаточного увлажнения это соотношение должно быть примерно 1:1.
Определение строения пахотного слоя обычно ведется методом насыщения образца почвы с ненарушенным сложением в специальных цилиндрах.
Объем твердой фазы почвы может быть определен путем деления массы абсолютно сухой почвы на удельную массу твердой фазы. Разница между объемом почвы в патроне и объемом твердой фазы представляет собой
общую скважность.
Объем капиллярных пор определяется путем насыщения почвенного
образца до капиллярной влагоемкости и последующим расчетом количества воды в нем методом высушивания. Масса воды, заполнившая все капилляры, приравнивается к объему капиллярных пор, т.к. 1 г воды имеет
объем, равный 1 см3.
Объем некапиллярных пор находится как разность между объемом общей пористости и объемом капиллярных пор.
Некоторые оценочные показатели строения пахотного слоя указаны
в таблице 2.
Таблица 2 – Оценочные показатели объемной массы и скважности почвы
Показатели
Средняя плотность почвы
(объемная масса), г/см3
Скважность (пористость), %
Интервалы
менее 1,10
1,10…1,25
1,30…1,40
более 1,40
более 70
65…55
менее 50
Оценка
сложение рыхлое
оптимальное
уплотненное
сильно уплотненное
излишняя
оптимальная
неудовлетворительная
Для определения строения пахотного слоя почвы используется тот же
цилиндр, что и для определения плотности почвы.
Работа ведется в следующем порядке
1. Патрон с почвой взвешивают, верхнюю крышку снимают, нижнюю
заменяют крышкой с сетчатым дном и фильтрованной бумагой. После этого патрон ставят в ванночку на капиллярное насыщение так, чтобы вода не
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. С этикетки переписываются следующие данные.
Место, время пробы _____________________________
Дата __________________________________________
Вариант _______________________________________
Слой почвы ____________________________________
2. Результаты измерений и расчеты сводят в таблицу 1.
СОДЕРЖАНИЕ
Плотность почвы (d0),
г/см3
Масса абсолютно сухой
почвы в цилиндре (М а/с)
Влажность почвы (W), %
с почвой после
высушивания (в2)
с почвой до
высушивания (в1)
пустого (в)
Порядок расчета основных показателей следующий.
1. Объем цилиндра или объем взятого образца почвы (см3):
V=
π D2
4
∙ Н,
где π = 3,14;
D – диаметр патрона, см;
Н – высота цилиндра, см.
2. Влажность почвы (%) – отношение массы испарившейся воды к массе абсолютно сухой почвы:
W=
в1 − в2
.
в2 − в
3. Масса абсолютно сухой почвы в цилиндре:
Ма/с =
В2 ⋅ (в2 − в )
.
в1 − в
4. Плотность почвы (г/см3):
d0 =
44
Масса бюкса, г
Номер бюкса
Масса в/с почвы (В2), г
В2=В1-В
Масса цилиндра с в/с
почвой (В1), г
Масса цилиндра (В), г
Объем цилиндра (V), см3
Высота цилиндра (Н), см
Диаметр цилиндра (Д), см
Номер цилиндра
Таблица 1 – Результаты определения плотности и влажности почвы
Название почвы
РАЗДЕЛ 1
АГРОФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ПОЧВЫ .................................................................................................. 3
1.1 Определение плотности твердой фазы почвы (удельной массы
почвы) ................................................................................................ 3
1.2 Определение плотности почвы и строения (сложения) пахотного
слоя почвы методом насыщения в цилиндрах ..................................... 4
1.3 Структура почвы и определение агрегатного состава методом
Н. И. Саввинова ............................................................................... 11
1.4 Оценка устойчивости почвы к ветровой эрозии ........................ 15
1.5 Оценка устойчивости почвы к водной эрозии по водопрочности
почвенных комочков (метод Д. Г. Виленского) ................................. 16
1.6 Физико-механические свойства почвы и определение границ
пластичности по методу Аттерберга ............................................ 18
РАЗДЕЛ 2
ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ ......................................................... 24
2.1 Определение полевой влажности почвы термостатно-весовым
методом .......................................................................................... 25
2.2 Определение максимальной гигроскопичности почвы по методу
А. В. Николаева ................................................................................ 26
2.3 Определение максимальной молекулярной влагоемкости почвы
по методу А. Ф. Лебедева (метод пленочного равновесия) ............... 28
2.4 Расчет запаса влаги в почве, суммарного потребления
и коэффициента водопотребления .................................................. 29
2.5 Определение водопроницаемости, водоподъемности
и влагоемкости почвы лабораторными методами ........................... 32
РАЗДЕЛ 3
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ ....... 39
3.1 Ускоренное определение валового содержания органических
веществ в почве методом прокаливания .......................................... 39
3.2 Определение биологической активности почвы
по методу Г. М. Оганова .................................................................. 40
3.3 Определение биологической активности почвы
методом льняных полотен ............................................................... 41
ЛИТЕРАТУРА ...................................................................................... 43
М ас .
V
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Все обозначения приведены в таблице 1.
Зная плотность почвы, можно определить следующие показатели.
1. Общая пористость – V2(%):
⎛ d0 ⎞
d − d0
V2 =
⋅100 или V2 = ⎜1 − ⎟ ⋅100 ,
d
⎝ dу ⎠
где d, dy – удельная масса почвы, г/см3;
d0 – объемная масса почвы, г/см3.
2. Масса почвы – М (т/га):
М = d0∙ V,
где V – объем определенного слоя почвы в м3 (для слоя почвы 0 – 30 см,
V=10000 м2×0,3 м=3000 м3).
3. Валовые запасы гумуса – Мг(т/га):
Мг =
ЛИТЕРАТУРА
1. Практикум по земледелию / И. П. Васильев и др. – М.: КолосС,
2005. – 424 с.
2. Земледелие в Среднем Поволжье / под ред. Г. И. Казакова. – М.: КолосС, 2008. – 308 с.
3. Агрономическое почвоведение / В. И. Кирюшин. – М.: КолосС,
2010. – 687 с.
4. Методика исследования почв урбанистических территорий / Н.Г. Федорец, М.В. Медведева. – Петрозаводск, 2009. – 84 с.
Г ⋅М
,
100
где Г – содержание гумуса в % к массе абсолютно сухой почвы (для почвы
учебно-опытного поля ОГАУ запас гумуса в 0 – 30 см слое составит:
4,2 %×3000 м3 ×1,22 г/см3 : 100 = 153,72 т).
1.2.2 Строение (сложение пахотного слоя почвы)
В земледелии строением (сложением) пахотного слоя называют соотношение объемов, занимаемых твердой фазой почвы и различными видами пор. Оно определяется взаимным расположением почвенных агрегатов
и частиц и зависит от гранулометрического состава, структуры, особенностей механической обработки почвы, а также от развития корневых систем
культурных и сорных растений и деятельности почвенной фауны.
Строение пахотного слоя оказывает большое влияние на водный, воздушный и тепловой режимы почвы, интенсивность биологических процессов, газообмен между почвой и атмосферой и ряд других свойств почвы.
Показателями строения почвы являются: общая пористость, соотношение капиллярной и некапиллярной пористости.
Объем всех промежутков (пор) между частицами твердой фазы почвы,
занятый водой и воздухом, называется общей пористостью, или скважностью почвы.
Объем крупных пор называется некапиллярной скважностью, она
определяет воздушный режим почвы.
Объем мелких пор составляет капиллярную скважность, которая определяет водный режим почвы.
6
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 631.41/.43
ББК 40.3
В62
Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом Оренбургского
государственного аграрного университета.
Составители:
Г. В. Петрова, доктор с.-х. наук, профессор;
Ф. Г. Бакиров, доктор с.-х. наук, профессор;
С. А. Федюнин, кандидат с.-х. наук, доцент;
А. П. Долматов, кандидат с.-х. наук, доцент;
В. Н. Диденко, и.о. зав. кафедрой земледелия, почвоведения
и агрохимии, кандидат с.-х. наук, доцент;
И. В. Васильев, кандидат с.-х. наук, доцент;
А. В. Кащеев, кандидат с.-х. наук, преподаватель;
Ю. Н. Бакаева, кандидат с.-х. наук, преподаватель
В62
Водно-физические, технологические и биологические свойства почвы:
учебно-методическое пособие для лабораторно-практических занятий по
земледелию для студентов направления подготовки 35.03.04 Агрономия и
35.03.07 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции / под общ. ред. В. Н. Диденко. – Оренбург: Издательский центр ОГАУ,
2016. – 45 с.
В учебно-методическом пособии представлены методики определения морфологических, физико-механических, водных и биологических свойств почвы.
Пособие снабжено вспомогательными материалами и примерами.
Учебно-методические пособие адресовано для студентов направления подготовки 35.03.04 Агрономия и 35.03.07 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции
УДК 631.41/.43
ББК 40.3
© Издательский центр ОГАУ, 2016
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РАЗДЕЛ 1 АГРОФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ
1.1 Определение плотности твердой фазы почвы
(удельной массы почвы)
Плотностью твердой фазы почвы называется отношение массы твердой
фазы почвы определенного объема к массе воды того же объема при 4оС,
или масса 1 см3 абсолютно сухой твердой фазы почвы.
Плотность твердой фазы почвы зависит от содержания органических
и минеральных веществ в почве. Так, плотность торфянистых почв примерно равна 1,8 – 2,0, черноземных – 2,35 – 2,60, дерново-подзолистых –
2,54 – 2,65 г/см3.
Определение производится с помощью пикнометра (стеклянная колба
определенного объема).
Ход работы
1. Взятый в поле образец почвы доводят до воздушно-сухого состояния,
растирают и просеивают через сито с диаметром отверстий 1 мм. При этом
из почвы удаляют органические остатки и камни.
2. Из просеянной почвы берут 2 пробы по 10 г каждая. Одну из них
помещают в предварительно взвешенный бюкс (алюминиевый стаканчик)
и ставят в сушильный шкаф для определения массы абсолютно сухой почвы (Р). Высушивание проводят при температуре 105 °С до постоянной массы (6 – 8 часов).
Вторая проба используется для определения удельной массы почвы.
Берут пикнометр, наполняют его до метки дистиллированной водой и взвешивают (М).
3. После этого из пикнометра отливают примерно 1/2 объема воды
и вторую навеску без потерь переносят в колбу и медленно кипятят 30 мин
(для удаления воздуха). Дав остыть, пикнометр доливают дистиллированной водой до метки, удаляют органические остатки и вновь уровень доводят водой до метки. Пикнометр тщательно вытирают снаружи и взвешивают (В).
4. Зная массу абсолютно сухой почвы (Р), массу пикнометра с водой
и почвой (В) и массу пикнометра с водой (М), находят объем абсолютно
сухой почвы (V). Для этого к массе пикнометра с водой (М) прибавляют
массу абсолютно сухой почвы в пикнометре (Р) и из полученной суммы
вычитают массу пикнометра с водой и почвой.
Разность является показателем объема абсолютно сухой почвы:
V = (М + Р) – В. Так как 1 г воды занимает объем 1 см3, то полученная раз3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ность в граммах будет соответствовать объему почвы в см3. Известно, что
сухая масса тела равна произведению объема на его плотность Р = V × d,
отсюда:
d=
P.
V
1.2 Определение плотности почвы и строения
(сложения) пахотного слоя почвы методом
насыщения в цилиндрах
1.2.1 Плотность почвы
Плотность почвы (средняя плотность почвы, объемная масса почвы) –
масса 1 см3 абсолютно сухой почвы в ее естественном сложении.
Плотность на разных почвах меняется в довольно широких пределах
и зависит от времени (осенью выше, чем весной), способа обработки почвы, содержания органического вещества (гумуса), гранулометрического состава, структуры и др.
Величина плотности почвы для разных культур неодинакова. Оптимальное значение плотности черноземов южных (учебное поле ОГАУ) находится в пределах: 1,10 – 1,27 г/см3 – для зерновых культур; 1,09 – 1,20 –
для кукурузы (А. В. Кислов).
Снижение плотности почвы против оптимальных значений вызывает
повышение потерь воды через конвекционно-дифузное испарение, а также возможен обрыв корней при оседании почвы. Повышение плотности
приводит к уменьшению воздухо- и водопроницаемости, влагоемкости, доступности воды для растений, ухудшению роста корней.
Работа по определению плотности почвы слагается из двух этапов – полевого и лабораторного.
В поле на участке, где хотят определить плотность почвы, в нескольких
местах по диагонали берут почвенные образцы с ненарушенным сложением. Образцы вырезаются из почвы послойно специальными цилиндрами
с режущими кромками. Избыток образца срезается вровень с краями цилиндра, после чего он закрывается крышками и очищается от прилипшей
на внешнюю сторону почвы. В этикетке записываются следующие сведения: дата и место взятия образца, слой почвы (см), из которого взят образец,
и номер патрона.
Одновременно для определения полевой влажности берутся образцы
почвы в бюксы. Дальнейшая работа ведется в лаборатории.
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра земледелия, почвоведения и агрохимии
ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИЕ,
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА ПОЧВЫ
Учебное издание
ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ
Учебно-методические пособие для лабораторно-практических
занятий по земледелию для студентов направления подготовки
35.03.04 Агрономия и 35.03.07 Технология производства и переработки
сельскохозяйственной продукции
Учебно-методические пособие
для лабораторно-практических занятий
по земледелию
Технический редактор М.Н. Рябова
Корректор Н.А. Иванов
Верстка Г.В. Веприкова
Подписано в печать 28.06.2016. Формат 60×84/16. Печать трафаретная.
Усл. печ. л. 2,61. Тираж 200 экз. Заказ № 8166.
Отпечатано в Издательском центре ОГАУ
460014, г. Оренбург‚ ул. Челюскинцев‚ д. 18. Тел. (3532) 77-61-43.
Оренбург
Издательский центр ОГАУ
2016
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
61
Размер файла
446 Кб
Теги
физическая, водной, методические, свойства, почва, биологическая, учебно, пособие
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа