Тема: Физические и водные свойства почв

Цель занятия: Ознакомиться с методами анализов общих физических свойств почв. Освоить расчетные методы: определение пористости почвы; запасов влаги и др. компонентов почвы.

Вопросы для обсуждения:

1. Структурность почв и факторы ее обусловливающие.

2. Плотность почвы и ее показатели.

3. Методы определения плотности почв и плотности твердой фазы почв.

4. Порозность почвы и ее разновидности.

5. Категории почвенной воды.

6. Способы выражения влажности почвы.

7. Водно-физические свойства почвы.

8. Почвенно-гидролитические константы.

9. Поведение и состояние воды в почве. Доступность почвенной влаги для растений.

10. Типы водного режима почвы.

11. Физико-механические свойства почв (основные понятия).

Общие физические свойства почвы (плотность с ненарушенным сложением, плотность твердой фазы, порозность) зависят от минералогического, механичекого и химического состава. Они существенно влияют на процессы почвообразования и плодородие почвы, поэтому являются неотъемлемой частью их генетической, мелиоративной и агрономической характеристики.

При благоприятных погодных условиях образцы почв для определения этих показателей отбираются в почвенном разрезе по генетическим горизонтам или слоям мощностью 10 или 20 см. В противном случае используются почвенные монолиты. Студенты работают звеньями по 2 человека.

Задание 1. Определить полевую влажность (или гигроскопическую влагу) почвы.

Ход работы:

Из каждого генетического горизонта взять две почвенные пробы в 2 бюкса, записать глубину отбора и номера бюксов.

В лаборатории:

1. открыть крышку бюкса с сырой почвой;

2. взвесить бюкс с почвой на технических весах с точностью до 0,1 г;

3. бюкс с почвой поставить в сушильный шкаф на 8 часов и высушить при t = + 105⁰;

4. после высушивания бюкс закрыть крышкой и поместить в эксикатор;

5. взвесить бюкс с сухой почвой на технических весах;

6. рассчитать влажность почвы в % от массы сухой почвы.

7. Результаты записать в таблицу 6.

Таблица 6

Результаты определения влажности почвы

Глубина взятия образца, см.	№ бюкса	Вес бюкса, г	W%= А – С ^_______ 100 А – В	Кw= 100+W%
пустого (С)	с сырой почвой (А)	с сухой почвой (В)

 

где: А – В – масса влаги, г; В – С – масса сухой почвы, г; K_w – коэффициент пересчета результатов лабораторных анализов на абсолютно сухую почву.

Задание 2. Определить плотность почвы с ненарушенным сложением (синоним – объемная масса, объёмный вес почвы).

Цель работы: с помощью объемной массы определить сложение почвы исследуемого участка.

При определении объемной массы в поле в расчетах используют величину полевой влажности почвы, а при использовании монолита – гигроскопической влаги.

Ход работы:

1. Тщательно, не нарушая структуры, вырезать при помощи стального цилиндра из почвенного слоя определенный объем почвы. Верхняя и нижняя поверхность почвы в целиндре должна быть вровень с краями цилиндра. При отсутствии стального цилиндра вырезать почвенный куб. размером 10 х 10 х 10 см с помощью линейки, почвенного ножа и саперной лопатки. В поле образец берут на горизонтальном уступе отвесной стенки разреза, в лаборатории – при горизонтальном положении монолита. Предварительно определяют объем цилиндра. В любом случае следует измерить глубину отбора образца.

2. Определить влажность взятого образца почвы, используя его часть после взвешивания всей массы сырой почвы из цилиндра (или куба). Порядок определения влажности – см. задание 1 (пробу поместить в бюкс, взвесить, высушить и опять взвесить) Рассчитать влажность почвы (W%) и поправочный коэффициент на влажность(KW).

3. Вычислить массу сухой почвы, взятой цилиндром (кубом) – М:

М = М₁* Кw,

где М₁ –масса сырой почвы из цилиндра (куба).

4. Вычислить объемную массу почвы по формуле:

d_v = г/см³ ,

где: М – масса абсолютно сухой почвы, г;

V – объем почвы (объем цилиндра), см³;

d_v – плотность почвы с ненарушенным сложением (или объёмная масса почвы), г/см³

5. Результаты определения d_v записать в таблицу 7.

Таблица 7

Результаты определения плотности почвы с ненарушенным сложением

Название почвы	Глубина взятия образца, см.	Масса почвы,г	Высота цилиндра, см h	Радиус цилиндра, r,cм.	Объем цилиндра,   V= П r^2 ^• h	dv = M V г/см³
сырой (М1 ─ М ц)	сухой

Задание 3. Определение плотности твердой фазы почвы

Плотность твердой фазы почвы (удельный вес почвы) – масса сухого вещества почвы в единице его истинного объёма (в единице объёма твёрдой фазы), г/см³.

Пробу почвы, взятую квартованием, растеретьт в ступке и пропустить через сито с отверстием 1 мм.

1. Пикнометр, емкостью 100 см³ (или 50 см³), наполнить дистиллированной водой и взвеситьна технических весах. Из пикнометра отлить примерно половину воды в стакан.

2. На технических весах взять навеску почвы 10 г.

3. Поместить навеску в пикнометр, содержимое взболтать и кипятят в течение 30 минут.

4. Пикнометр охладить в кристаллизаторе, долить дистиллированной водой до черты и взвесить на весах.

5. Величину плотности твердой фазы почвы вычисляют по формуле:

 

 

Массу абсолютно сухой почвы находят по формуле:

	M0 *100 100 + W %

М = или – М = М0·* Кw.

M₀ – масса воздушно-сухой почвы;

W% - содержание гигроскопической воды в исследуемой почве, %.

В тетради должно быть:

а) методика определения удельной массы (d) почвы и значение этого показателя:

б) результаты определения d почвы записать в таблицу 8.

 

Таблица 8

Результаты определения плотности твёрдой фазы почвы

№ образца	Глубина взятия образца см	Навеска сухой почвы г (Р) =М	Вес пикнометра(г)	Р d = ─── (Р+Р1) ─ Р2
с водой (Р1)	с водой и почвой (Р2)

Задание 4. Определить порозность (пористость или скважность) почвы.

Порозность почвы определяется на основании данных объемной массы и плотности твердой фазы почвы. Обычно для вычисления скважности почвы пользуются следующей

формулой:

Робщ.=(1 ─ dv /d)*100,

 

где Робщ. − порозность общая, % от объёма почвы;

d _v − плотность почвы с ненарушенным сложением, г/см³;

d − плотность твердой фазы почвы, г/см³.

Задание 5. Определить запасы влаги ( или м³/га) в исследованном слое почвы.

Для вычисления запасов влаги в каком-либо слое почвы применяется следующая формула:

З_w = W% ^. d_v ^. h,

где: З_w - запасы влаги в почве, т/га или м³/га;

W% - полевая влажность почвы, % от массы сухой почвы;

d_v – плотность почвы с ненарушенным сложением, г/см³;

h – толщина исследуемого слоя почвы, см.

Аналогично можно рассчитать запасы (т/га) гумуса или других веществ в почве. Для выражения запасов влаги в мм следует полученные запасы влаги в м³/га разделить на 10. Определив запасы влаги в отдельных слоях почвы, можно путем суммирования подсчитать запасы влаги во всей почвенной толще.

По результатам анализов составляется сводная таблица 9.

Таблица 9