Визначення водостійкості структури ґрунту

під структурою ґрунту розуміють сукупність агрегатів, різних за величиною, формою, стійкістю і зв’язністю.

Ґрунтовий агрегат – це сукупність гранулометричних (механічних) елементів, з’єднаних між собою в результаті коагуляції колоїдів, склеювання, злипання.

Здатність ґрунту розпадатися на структурні агрегати називають структурністю ґрунту.

Розрізняють два поняття структури ґрунту: морфологічне і агрономічне.

В морфологічному розумінні доброю структурою буде чітко виражена структура: горіхувата, стовбчаста. призмовидна, пластинчаста та ін. Кожному генетично різному ґрунту притаманна своя, характерна структура. Її формування тісно пов’язано з ґрунтотворним процесом.

Агрономічна цінна являється тільки така структура, яка забезпечує родючість ґрунту. Оптимальні умови водного і повітряного режимів створюються в ґрунтах з дрібногрудочкуватою і зернистою структурою.

Структуру ґрунту за розмірами агрегатів розділяють на:

· глибисту (агрегати > 10 мм);

· грудочкувато-зернисту, або макроструктура (агрегати 10-0,25 мм);

· мікроструктура (агрегати < 0,25 мм).

П.А.Костичев класифікував структуру ґрунту на водостійку (агрономічна цінна) і неводостійка. Пізніше В.Р.Вільямс запропонував розрізняти дві властивості ґрунтових агрегатів: зв’язність і міцність. Під зв’язністю розуміється здатність агрегату протистояти механічній дії, а під міцністю – здатність агрегату протистояти розмиванню водою.

Найбільш цінними являються водостійкі агрегати розміром1-4 мм.

Зв’язність ґрунту залежить від кількості мулуватих, особливо колоїдних частинок. Міцність агрегату залежить тільки від якості перегною, вона зумовлена цементацією гранулометричних елементів свіжоосадженим перегноєм. Агрегат може бути зв’язним, але не міцним: якщо взяти грудочку сухої глини, його важко розруйнувати рукою, але, якщо покласти в воду, він швидко розпадеться на складові його гранулометричні елементи.

Структура ґрунту являється одним із головних факторів його родючості. В структурному ґрунті створюються оптимальні умови водного, повітряного і теплового режимів, що в свою чергу зумовлює розвиток мікробіологічної активності, мобілізацію і доступність поживних речовин.

Структурний ґрунт має високу пористість і вологоємність, він глибоко промочується водою. Атмосферні осадки, поливна вода повністю поглинаються ґрунтом, поверхневий стік відсутній, виключені ерозійні процеси. У вологому структурному ґрунті завдяки капілярам у середині агрегатів і пор аерації одночасно суміщаються анаеробні і аеробні процеси.

У безструктурному розпиленому ґрунті важкого гранулометричного складу створюється несприятливий фізичний режим. Вода і повітря в ньому являються антагоністами. Пористість і вологоємність незначні. Такий ґрунт погано поглинає вологу, стік по поверхні призводить до ерозії. Весною і восени в такому ґрунті пори повністю заповнені водою, а повітря в ньому відсутнє. З підвищенням температури завдяки мілкопористості відбувається інтенсивне випаровування води і висушування ґрунту на велику глибину. Після поливу або дощу поверхня безструктурного ґрунту запливає, різко підвищується липкість. При висиханні такий ґрунт сильно ущільнюється, на поверхні утворюється кірка, тріщини, що затрудняє ріст і розвиток рослин.

Основними факторами утворення водостійкої структури ґрунту являються: високий вміст гумусу, колоїдів, наявність у ГВК кальцію і магнію.

Ціллю структурно-агрегатного аналізу ґрунту являється визначення кількісного і якісного складу агрегатів. Аналіз складається з двох частин:

1. Сухого просіювання ґрунту;

2. Мокрого просіювання (просіювання ґрунту у воді).

Для визначення міцності структури використовується повітряно-сухий ґрунт не розтертого зразку.

 

Хід аналізу:

Сухе просіювання

Результати сухого просіювання ґрунту

Розмір фракцій агрегатів, мм	Маса фракцій, г	Процентний вміст фракцій	Склад середньої наважки. г
> 10
10 – 7
7 – 5
5 – 3
3 – 2
2 – 1
1 – 0,5
0,5 – 0,25
< 0,25
Всього

На технохімічних вагах береться наважка 500 г ґрунту.

Наважка просіюється через набір сит діаметром отворів 10, 7, 5, 3, 2, 1, 0,5 і 0,25 мм.

Кожна виділена фракція структурних агрегатів збирається окремо на листи паперу і зважується, результати заносяться до табл. 16, кол. 2

Розраховують процентний вміст кожної фракцій структурних агрегатів (табл. 16, кол. 3). Для прискорення розрахунків процентний вміст фракцій знаходять діленням маси фракції на 5.

Для подальшого визначення водостійкості структурних агрегатів з кожної фракції (крім < 0,25 мм) відбирають середню наважку, що дорівнює 1/10 від ваги фракції (табл. 16, кол. 4).

Всі відібрані фракції зсипаються в одну велику чащу.

 

Мокре просіювання

2.1. Чаша з середньою наважкою заливається водою до повного покриття і витримується в такому стані протягом 1 години.

2.2. Після годинної витримки чаша з структурними агрегатами переноситься у велику посудину з водою, в якій занурений набір сит з отворами верхнє 1 мм, потім 0,5 і 0,25 мм. У воді чаша перевертається і ґрунт попадає на верхнє сито.

2.3. Проводиться “мокре” просіювання ґрунту. Для цього набір сит 10 разів швидко опускають вниз і повільно підіймають вверх, так щоб верхнє сито не виступало на поверхню води. Відбувається “просіювання” ґрунту струменем води.

2.4. Зібрані на ситах водостійкі агрегати декантацією переносяться в попередньо зважені сухі чаші, табл. 17, кол 2 і 3.

2.5. В подальшому кожна фракція водостійких структурних агрегатів висушується і зважуються, результати заносяться до табл. 17, кол. 4.

 

Результати “мокрого” просіювання ґрунту

 

Розмір фракцій, мм	№ чаші	Маса пустої чаші, г	Маса чаші з сухими водостійкими агрегатами, г	Маса водостійких агрегатів, г	Вміст водостійких агрегатів, %	Загальна кількість водостійких агрегатів, %
< 1
1 – 0,5
0,5 –0,25

 

2.6. Маса водостійких агрегатів (табл. 17, кол. 5) розраховується як різниця між масою чаші з сухими водостійкими агрегатами (табл. 17, кол. 4) і масою пустої чаші (табл. 17, кол.3).

2.7. Процентний вміст водостійких агрегатів (табл. 17, кол. 6) розраховують як добуток 2 та маси водостійких агрегатів (табл. 17, кол. 5).

2.8. Сума процентного вмісту водостійких агрегатів кожної фракції дає уявлення про загальну водостійкість структури ґрунту (табл. 17, кол. 7).

Оцінку структурно-агрегатного стану ґрунту проводять за допомогою даних С.І.Долгова і П.У.Бахтіна, табл. 18.

 

Оцінка структурного стану ґрунту

(С.І.Долгов, П.У.Бахтін)

Вміст агрегатів 0,25 – 10 мм, %	Оцінка
Сухе просіювання	Мокре просіювання
> 80	> 70	відмінно
80 - 60	70 – 55	добре
60 - 40	55 – 40	задовільно
40 - 20	40 – 20	незадовільно
< 20	< 20	погано

 

За результатами агрегатного аналізу розраховують коефіцієнт структурності ґрунту (К_с), під яким розуміють співвідношення кількості агрегатів (при сухому просіюванні) від 0,25 мм до 10 мм (%) до суми агрегатів < 0,25 мм і > 10 мм (%). Чим вищий К_с, тим краща структура ґрунту.

Результати структурного-агрегатного стану ґрунту представляють у вигляді циклограми або диференціальних кривих.

 

Висновок. Результати аналізу представляють у вигляді диференціальних кривих. Вказують на домінуючі фракції структурних агрегатів в ґрунті при сухому та мокрому просіюваннях. Роблять висновок про структурно-агрегатний стан ґрунту та його водостійкість. При необхідності вказують на заходи щодо оптимізації структури ґрунту

 

 

Лабораторна робота 7

Визначення вмісту гумусу

(об'ємний хромовий метод І. В. Тюрина)

Органічна складова частина гумусу являє собою складну систему різноманітних речовин, динамічність якої залежить від надходження до ґрунту рослинних решток і зміни їх під впливом різних груп мікроорганізмів та представників фауни.

Усю різноманітність органічних речовин ґрунту систематизують у дві групи. До першої належать продукти напіврозкладу і розкладу рослинних решток або життєдіяльності (обміну і ресинтезу) живого населення ґрунту. вона представлена речовинами індивідуального характеру – білками, амінокислотами, вуглеводами, органічними кислотами різної природи, жирами, восками, лігніном та ін. Разом органічні сполуки неспецифічної природи у мінеральних ґрунтах становить близько 10-15% загального вмісту органічних речовин.

До другої групи належать специфічні сполуки - власне гумусові речовини, які в мінеральних ґрунтах становлять 85-80 % загального вмісту гумусу.

Специфічні гумусові сполуки ділять на три основні групи: гумуінові кислоти, фульвокислоти та гуміни.

Гумінові кислоти – група речовин темного кольору, які виділяються з ґрунту лугами й осаджуються кислотами. Це найцінніша частина гумусу, вони мають велику вбирну поверхню і є основним фактором створення агрономічно-цінної структури. А також основним джерелом поживних речовин, передусім азоту для рослин.

Фульвокислоти – це гумусові речовини, жовтого або червонуватого кольору і які маючи високу кислотність руйнують ґрунтові мінерали, а продукти їх розкладу вимиваються в нижні шари ґрунту.

Гуміни – це комплексгумусових речовин, які містять гумінові і фульвокислоти у стані високої полімеризації та ущільнення.

Гумус – самий суттєвий і стійкий показник, який відрізняє ґрунт, як природно-історичне тіло від гірських порід. Завдяки гумусу в ґрунтах формуються специфічні властивості, які відсутні у масивно-кристалічних або слабко виражені у пухких осадових породах. В органічній речовині ґрунту зосереджені основні енергетичні ресурси для ґрунтових мікроорганізмів, фізичних, хімічних і фізико-хімічних процесів, потенційні запаси елементів живлення рослин і фізіологічно-активних речовин

Гумус грає винятково важливу роль в утворенні ґрунту і його родючості. Він поліпшує хімічні, фізико-хімічні та біологічні властивості ґрунту. Водні, повітряні, теплові і фізико-механічні властивості ґрунту тим кращі, чим вищий вміст гумусу. Гумус – джерело енергії для мікроорганізмів і біологічно активних речовин, посилює ефективність внесених добрив.

У дерново-підзолистих ґрунтах Полісся вміст гумусу складає 0,5-2 % ваги ґрунту, в сірих опідзолених ґрунтах Лісостепу – 1,5–2 %, в чорноземах може доходити до 10 % і більше, а в торфових ґрунтах гумус разом з іншими органічними речовинами складає близько 100% твердої фази ґрунту.

Чорноземи різного гранулометричного складу відрізняються за вмістом гумусу, табл. 19.