90 состояния влажности почвы. Определение влажности почвы ускоренным методом. Метод определения влажности устойчивого завядания растения

Водные свойства почвы. Методы определения влажности почвы

К основным водным свойствам почвы относят ее водопроницаемость, водоудерживающую и водоподъемную способности.

Водопроницаемостью почвы принято называть способность почвы впитывать и пропускать через себя воду из верхних ее горизонтов в нижние. Ее можно разделить на две стадии. Первая стадия принято называть впитыванием и проявляется в более сухих почвах, когда свободные от влаги поры начинают заполняться водой. В течение периода впитывания водопроницаемость почвы под лесом значительно выше, чем в почве на открытой местности, что объясняется лучшей структурой лесных почв. С окончанием впитывания водопроницаемость лесных почв и прилегающих почв на открытой местности выравнивается.

Вторая стадия представлена фильтрацией. Она, как правило, проявляется во время обильных осадков. В это время в почве, которая уже полностью насыщена водой, влага начинает передвигаться под влиянием силы тяжести и градиента напора.

Водопроницаемость зависит от механического состава, содержания перегноя и оструктуренности почв. Интенсивность водопроницаемости почвы зависит от размера и количества пор.
Размещено на реф.рф
Легкие песчаные и супесчаные почвы, имеющие большое количество крупных пор, всœегда отличаются высокой водопроницаемостью.

Водоудерживающая способность - это способность удерживать в своих порах воду. Для характеристики водоудерживающей способности почвы введено понятие ее влагоёмкости. Влагоёмкостью называют наибольшее количество воды, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ может удерживать почва с помощью тех или иных сил. Обычно она выражается в процентах от массы сухой почвы. Одним из факторов водоудерживающей способности почв является свойство почвенных частиц сорбировать на своей поверхности парообразную влагу. Такая способность почвы получила название гигроскопичности, а сама парообразная влага, удерживаемая на поверхности твердой фазы – гигроскопической.

Величина гигроскопической влажности зависит от удельной поверхности почвы, содержания в ней гумуса, состава обменных оснований и состава минœералов. Чем выше влажность воздуха, тем больше гигроскопичность почвы. Гигроскопичность увеличивается с повышением гумусированности почвы и емкости поглощения катионов.

Максимальная гигроскопичная влажность (МГВ) - ϶ᴛᴏ наибольшее количество влаги, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ абсолютно сухая почва может поглотить из воздуха, почти полностью насыщенного парами (с относительной влажностью 100%). МГВ является очень важным показателœем, так как с его помощью можно рассчитать влажность устойчивого завядания растений и соответственно запасы труднодоступной влаги в почве.

При относительной влажности воздуха более 80% сорбция водяных паров сопровождается конденсацией влаги на стыках между частицами почвы, что происходит из-за более низкой упругости водяного пара над вогнутой поверхностью. По этой причине почва, насыщенная до максимальной гигроскопической влажности, при соприкосновении с водой сохраняет способность притягивать ее новые порции. Такая влага, конденсированная на вогнутых поверхностях и удерживаемая почвой с меньшей силой, принято называть рыхлосвязанной водой .

Наибольшее количество прочносвязной влаги, которая может удерживаться на поверхности почвенных частиц с помощью сорбционных сил, характеризуется максимальной адсорбционной влагоёмкостью (МАВ). Этот вид влагоёмкости обычно на 30-40% меньше, чем максимальная гигроскопическая влажность.

Наибольшее количество рыхлосвязанной воды, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ почва может удержать с помощью сил молекулярного притяжения,принято называть максимальной молекулярной влагоёмкостью (ММВ) . У песчаных почв ММВ не превышает 5-7%, а толщина плёнки вокруг почвенных частиц составляет несколько десятков молекул. У глинистых почв ММВ может достигать 25-30%, однако у них из-за меньшего диаметра пор пленка рыхлосвязанной воды должна быть значительно тоньше.

Полной влагоёмкостью (ПВ) принято называть наибольшее количество воды, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ может поглотить почва при полном заполнении всœех ее пор.
Размещено на реф.рф
В таком состоянии почва может находиться долгое время лишь в том случае, в случае если влага в крупных некапиллярных порах подпирается снизу грунтовыми водами. В случае если этого не происходит, то гравитационные воды стекают под действием силы тяжести вниз. В этом случае почва переходит в состояние увлажнения, называемое наименьшей (НВ) или предельно-полевой влагоемкостью.

Наблюдается в горизонте грунтовых вод, а также при чрезмерном увлажнении ее поливными водами или дождями ливневого характера.

Оптимальной влажностью для большинства сельскохозяйственных растений условно принято считать влажность, приблизительно равную 50% полной влагоёмкости почвы.

Наименьшая (НВ) или предельно-полевая влагоёмкость (ППВ) - ϶ᴛᴏ наибольшее количество влаги, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ может удерживать почва после стекания гравитационной воды при отсутствии слоистости почвы и глубоком залегании грунтовых вод. В хорошо оструктуренных тяжелых почвах значение данного показателя составляет 30-35% от массы сухой почвы, в песчаных почвах - 10-15%.

Наибольшее количество капиллярно-подпертой влаги, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ может удержать почва над уровнем грунтовых вод принято называть капиллярной влагоёмкостью (КВ). Эта влагоемкость зависит от количества капиллярных пор и глубины залегания грунтовых вод. Чем ближе к почве располагаются грунтовые воды, тем выше ее капиллярная влагоемкость.

Все виды влагоёмкости зависят от механического состава, содержания перегноя, структурности почвы. Почвы глинистые, структурные, с более высоким содержанием перегноя более влагоёмки, чем почвы песчаные, супесчаные, где меньше перегноя, хуже структура и более легкий механический состав.

Водоподъемная способность - это свойство почвы поднимать влагу по капиллярным порам из нижних слоев в верхние. Наиболее интенсивно вода передвигается за счёт капиллярных сил в порах, диаметр которых находится в пределах 0,1-0,003 мм. С увеличением диаметра пор скорость поднятия воды увеличивается, однако высота ее подъема падает. Поры, размер которых менее 0,003 мм, как правило, заполнены связанной пленочной влагой и в них высота и скорость подъема воды заметно снижаются. Вода в таких порах передвигается как пленочная. Капиллярные силы начинают проявляться в порах диаметром менее 8 мм. Наибольшей капиллярной силой обладают поры размером от 100 до 3 мкм(микрон).

Влажность почвы подразделяют на абсолютную и относительную.

Абсолютная влажность - это общее количество воды в почве, выраженное в процентах по отношению к массе почвы.

Относительная влажность - отношение абсолютной влажности данной почвы к ее предельно-полевой влагоемкости.

По относительной и абсолютной влажности почвы определяют доступность почвенной влаги культурным растениям.

Влажность завядания растений - влажность почвы, при которой у растений появляются признаки завядания, не исчезающие при помещении растений в атмосферу, насыщенную водяными парами, то есть это нижний предел доступности растениям влаги. Зная абсолютную влажность и влажность завядания растений, можно рассчитать запас продуктивной влаги.

Продуктивная (активная) влага - количество воды сверх влажности завядания, используемое растениями для создания урожая. Так, в случае если абсолютная влажность данной почвы в пахотном слое составляет 43 %, а влажность завядания - 13 %, то запас продуктивной влаги равняется 30 %. Для удобства определœения количество продуктивной влаги выражают в миллиметрах водяного столба. В таком виде продуктивную влагу легче сопоставлять с количеством осадков. Каждый миллиметр воды на площади 1 га соответствует 10 т воды.

Водные свойства почвы. Методы определения влажности почвы - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Водные свойства почвы. Методы определения влажности почвы" 2017, 2018.

Урожайность культур напрямую зависит от своевременного и оптимального увлажнения почвы. Контроль влажности почвы – важный момент в определении необходимости полива.

Методы контроля влажности почвы

1. Весовой метод с сушкой пробы грунта в термостате при 105 градусах до постоянного значения массы на протяжении 8 часов. Разница веса образца грунта до и после сушки определяет содержание влаги.

2. Ускоренный весовой метод сушки с использование спиртового обжига почвы. Проба грунта смачивается спиртом и обжигается при дефиците кислорода в специальных бюксах. Органика почвы при сгорании спирта практически не выгорает (расхождения до 1,5%). О содержании влаги судят по разнице масс пробы до и после обжига.

3. Тензиометрический метод определения влажности почвы основан на особенности грунта всасывать из окружающей среды влагу до полного насыщения.

Прибор тензиометр представляет собой замкнутый сосуд с определенным объемом воды, соединенным с емкостью, где располагается проба почвы. Одна из стенок прибора выполнена в виде мембраны, способной отклонятся под действием разряжения всасывающей силы грунта. Степень отклонения мембраны от нулевой отметки является индикатором влажности образца почвы. Метод лабораторный для точной оценки влажности проб.

4. Метод определения влажности в зависимости от степени отражения электромагнитной волны влажной поверхностью. Молекулы воды способны поглощать часть высокочастотной энергии электромагнитной волны. Степень ее отражения изменяется в зависимости от степени влажности материала и измеряется датчиком, а процессор высчитывает показатель в зависимости от вида измеряемого материала.

Влагомер почвы МГ – 44 работает по такому методу и предназначен для профессиональной работы в гидрологии. Кроме почвы может измерять влажность различных сыпучих продуктов (зерна, щебня, песка), а также пастообразных продуктов (масла, маргарина) и других материалов. Прибор прост в работе, надежен, имеет жидкокристаллический дисплей. Точность измерения до 1% в диапазоне влажности 0 – 100%.

5. Электровлагомерный метод основан на измерении изменения электродвижущей силы постоянного тока при прохождении участка грунта между двумя металлическими электродами.

При разной влажности грунта электродвижущая сила тока будет разной. Метод косвенный, погрешность допуска измерения до 5%. На степень точности измерения влажности влияет наличие солей в грунте.

Приборы на базе этого метода разработаны для измерений влажности в полевых условиях для более точного определения сроков полива орошаемых участков при температуре почвы 1 – 50 градусов. Время измерения – 1 минута.

Бытовые измерители влажности почвы

На основе электровлагомерного метода измерения влажности почвы в настоящее время производятся бытовые измерители для огородников и садоводов-любителей.

Самый простой индикатор влажности почвы имеет щуп для заглубления и измерительный блок с элементом питания. На градуированной шкале механический индикатор (стрелка) покажет какая влажность почвы на определенной глубине в выбранном месте.

Более сложный прибор конструктивно может быть выполнен в виде многофункционального устройства (4 в одном). На базе одной конструкции установлены модули определения влажности почвы, ее температуры, кислотности и степени освещенности.

Удобны модели с жидкокристаллическим дисплеем и микропроцессором, способным осуществлять измерение и расчет показателей в зависимости от введенных параметров. Примером таких устройств могут служить анализаторы почвы РН300 или KC-300.

Прибор KC-300 весит всего 75 г, имеет жидкокристаллический дисплей с подсветкой и щуп (зонд) длинной 20 см. Питание от одной батарейки 9В, 5 уровней измерения влажности почвы, 9 уровней освещенности, 12 уровней кислотности.

Народные методы определения влажности почвы

Для определения влажности почвы без приборов в теплице или участке с большим содержанием органики можно взять горсть земли с глубины 10 – 20 см и сжать ее в руке.

Если после раскрытия ладони на коме остаются очертания пальцев, то можно предположить, что влажность такого грунта около 70%. При рассыпании земляного кома почва будет иметь влажность менее 60%, а выступающая влага на коме будет говорить о влажности почвы выше 80%.

На участках открытого грунта ком при влажности менее 60% формироваться не будет и лишь на тяжелых суглинках он может сохранять очертания.

Если шар можно сформировать, но он при легком надавливании разваливается на части, то влажность такой почвы находится в пределах 70 – 75%.

Более плотный шар, смачивающий или местами увлажняющий фильтровальную бумагу при касании, свидетельствует о наличии влаги в такой почве на уровне 80 – 85%.

Скатывание горсти земли в плотный вязкий ком на суглинистой почве свидетельствует о влажности выше 90%, а на супесчаных грунтах ком такой влажности будет еще и сочиться влагой.

Еще несколько простых приемов для определения общей готовности почвы к весенней обработке.

Готовая к обработке почва после вспашки в солнечную погоду просыхает (светлеет) на двух третях гребня после обработки участка плугом без боронования.

Заостренная палка после протягивания по вспаханному участку практически не пачкается о грунт, а почва крошится от ее воздействия.

Взятая с глубины 5 – 10 см горсть земли сжимается в ладонях для формирования кома и бросается с высоты 1 м на землю.
Если ком рассыпается частично, то можно начинать посадки.
Если рассыпается практически полностью, то почва уже начинает пересыхать.
Если ком остается целым со следами деформации – стоит подождать с севом.

Вода в почве имеет огромное и разностороннее значение. С наличием воды в почве, ее количеством и качеством связаны условия произрастания растений, деятельность микроорганизмов, процессы почвообразования и выветривания.

Значение влажности почвы необходимо для определения общих и доступных для растений запасов почвенной влаги, влагоемкости почв, рациональных поливных норм, а также содержания воздуха в почве и т. д.

Пробы почвы для определения влажности отбираются из скважины при помощи бура по генетическим горизонтам или послойно через каждые 10 см на глубину, в зависимости от целей исследования. Пробы берутся в 3--5-кратной повторности.

В более мощных слоях почвы пробы можно брать и по 20-сантиметровым слоям. Отбирать и анализировать почвенные образцы при определении водно-физических свойств почвы в соответствии с генетическими горизонтами необходимо потому, что все свойства почвы, в том числе и водно-физические, существенно, а иногда и резко изменяются при переходе от одного горизонта к другому.

Образец записи определения влажности почвы

Бур погружают в почву до соответствующей метки, обозначающей данную глубину. После этого делают один оборот бура вокруг оси, чтобы оторвать столбик почвы, заключенный в полости бура, от нижележащего слоя. Затем бур осторожно вынимают. Образец почвы выбирается ножом из нижней части бура в предварительно взвешенный сухой алюминиевый стаканчик -- бюкс. Насыпают почву примерно на 1/3 от объема. Бюкс немедленно закрывается крышкой и убирается в тень во избежание потери влаги до взвешивания. В лаборатории бюксы с влажной почвой взвешивают с точностью до 0,01 г, сушат в сушильном шкафу при температуре 105°С в течение 6--8 часов, затем вынимают из шкафа, немедленно закрывают крышками, охлаждают и снова взвешивают. В полевом дневнике записывают время, место и номер скважины или повторность, вариант, почвенную разность, глубину взятия, номера бюксов и общее число взятых проб.

Расчет влажности ведется по формуле

а = В/А 100 (с точностью до 0,1 %).

Изобретение относится к почвоведению, мелиорации и земледелию. На поле, где запланированы наблюдения за влажностью почвы, предварительно, однократно, в начале вегетации растений определяют плотность почвы с ненарушенным сложением общеизвестным методом с помощью режущего кольца или цилиндра, после чего в течение всего вегетационного периода, по мере необходимости, буром, позволяющим отбирать почву с ненарушенным сложением, по горизонтам берут образцы определенного объема и взвешивают их на технических весах, прямо в поле и без сушки образца в термостате (сушильном шкафу) определяют влажность почвы как разность плотностей почв с ненарушенным сложением во влажном и сухом состоянии, отнесенную к плотности почвы с ненарушенным сложением и выраженную в процентах от массы сухой почвы. Достигается упрощение, ускорение и повышение оперативности определения. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к почвоведению, мелиорации и земледелию и может быть использовано для оперативного определения влажности почвы, назначения сроков проведения очередных вегетационных поливов всех сельскохозяйственных культур, как в открытом грунте, так и в теплицах.

Известно несколько способов (методов) определения влажности почвы и назначения сроков проведения очередных вегетационных поливов сельскохозяйственных культур, которые можно объединить в следующие группы:

Весовой (термостатно-весовой), основанный на высушивании и взвешивании образцов почвы;

Тензометрический, основанный на измерении напряжения почвенной влаги поверхностными силами, возникающими на границе фаз;

Радиоактивный, в основу которого положено изменение интенсивности радиоактивного излучения помещенных в почву источников радиации при взаимодействии с молекулами воды или атомами водорода;

Электрический, при котором измеряются электрическое сопротивление, проводимость, емкость и индуктивность почвы, зависящие от ее влажности;

Оптический, при котором измеряется степень поглощения или отражения лучевой энергии, зависящие от влажности объекта;

Экспресс-методы: по состоянию растений, морфологическим признакам, физиологическим показателям, органолептическим признакам почвы, по которым определяют обеспеченность растений почвенной влагой и степень ее влажности (Плюснин И.И., Голованов А.И. Мелиоративное почвоведение/ Под ред. А.И.Голованова. - М.: Колос, 1983. - С.61-62; Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов A.M. Практикум по земледелию/ Учебник для вузов// 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Агропроиздат, 1987. - С.58-60; Практикум по почвоведению/ Под ред. И.С.Кауричева. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1986. - С.97-98; Пиуновский Б.А. Практикум по мелиоративному земледелию. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1986. - С.46-54; Долгов С.И. Агрофизические методы исследования почв. - М.: Наука, 1966. - С.9-227; Вериго С.А., Разумова. Л.А. Почвенная влага. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 328 с.; Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге. - T.1. Водные свойства почв и передвижение почвенной влаги. Т.2. Методы определения водного режима почв. - Л.: Гидрометеоиздат, 1965, 1969. - 663 с. и 287 с.; Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. G01N 5/02 а.с. №1196737, G01N 75/56 а.с. №898308, G01N 5/00 а.с. №1101718, G01N 22/04 а.с. №1101722, G01N 25/56 а.с. №1173283, G01N 23/24 а.с №693184, G01N 23/00 а.с №53/466, G01N 21/80 а.с. 1109610, G01J 1/04 а.с 811084, G01N 21/86 а.с №813209.

Недостатками известных способов определения влажности почвы и сроков проведения вегетационных поливов является значительная трудоемкость, энергоемкость и продолжительность процесса во времени, необходимость применения большого количества лабораторного оборудования, электрических и радиационных и других приборов, достаточно опасных для здоровья обслуживающего персонала и окружающих людей. Ряд способов определения влажности почвы характеризуется низкой точностью, недостаточной для их практического применения.

Наиболее близким техническим решением определения влажности почвы и сроков проведения вегетационных поливов являются весовой способ (термостатно-весовой), при котором пробы почвы для определения влажности почвы в поле берут специальным игольчатым буром, из которого почву перекладывают в предварительно взвешенный стаканчик и закрывают крышкой. В лаборатории влажную почву в стаканчиках взвешивают на технических весах и сушат в сушильном шкафу при температуре 105°С, в течение 12-14 часов до постоянного веса, контролируя его на весах с точностью до 0,01 г. Взвешивание стаканчиков с сухой почвой осуществляют через 6 часов и далее через 8, 10, 12, 14 часов после начала сушки, до постоянного веса. Время сушки зависит от влажности почвы и температурного режима в сушильном шкафу. Расхождения в массе стаканчика с сухой почвой при очередном взвешивании не должны превышать 0.05 г.

Влажность почвы определяют по формуле:

где β в - искомая влажность, % от массы сухой почвы;

В - масса пустого алюминиевого стаканчика, г;

В1 - масса стаканчика с влажной почвой до сушки, г;

В2 - масса стаканчика с сухой почвой после сушки, г.

(Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов A.M. Практикум по земледелию/Учебник для вузов//2-е изд. перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987. - С.57-58).

Недостатком данного способа определения влажности почвы являются значительные затраты труда, времени и электроэнергии, что связано с многократным взвешиванием образца почвы и ее продолжительной сушкой в сушильном шкафу в течение 12-14 часов до постоянного веса.

Техническим результатом, достигаемым изобретением, является упрощение способа определения влажности почвы, снижение затрат труда, времени и электроэнергии и возможность его оперативного применения в полевых условиях.

Результат достигается тем, что на поле, где запланированы наблюдения за влажностью почвы, предварительно в начале вегетации растений определяют плотность сухой почвы с ненарушенным сложением общеизвестным методом, отбором влажных образцов с помощью режущего кольца или цилиндра, их взвешиванием и сушкой в термостате, после чего в течение всего вегетационного периода, по мере необходимости, буром, позволяющим отбирать почву с ненарушенным сложением по горизонтам, берут образцы влажной почвы определенного объема и взвешивают их на технических весах, прямо в поле и без сушки образца в термостате (сушильном шкафу) определяют влажность почвы, как разность плотностей почвы с ненарушенным сложением во влажном и сухом состоянии, отнесенную к плотности сухой почвы с ненарушенным сложением и выраженную в процентах от массы сухой почвы.

Способ определения влажности почвы заключается в том, что на поле, где запланированы наблюдения за влажностью почвы предварительно в начале вегетационного периода, определяют плотность сухой почвы с ненарушенным сложением общеизвестным методом, отбором влажных образцов с помощью режущего кольца или цилиндра с последующим взвешиванием и сушкой в термостате. После этого в течение всего вегетационного периода по мере необходимости ежедневно, подекадно, до и после выпадения осадков и проведения поливов по горизонтам отбирают образцы влажной почвы определенного объема. Отбор проб на влажность производят буром Неговелова, буром-цилиндром ТСХА или любым другим буром, позволяющим отбирать образцы почвы с ненарушенным сложением. Эти устройства позволяют отбирать пробы влажной почвы с ненарушенным сложением определенного объема. Отобранные образцы влажной почвы прямо в поле взвешивают на технических весах с точностью до 10 мг и без сушки в термостате (сушильном шкафу) определяют влажность почвы. Она находится как разность плотностей почвы с ненарушенным сложением во влажном и сухом состояниях отнесенная к плотности сухой почвы с ненарушенным сложением, выраженная в процентах к массе сухой почвы по формуле:

где βв - влажность почвы, % массы сухой почвы

p - масса образца влажной почвы, г;

v - объем образца влажной почвы, соответствующий объему бура, см 3 ;

dv - плотность сухой почвы с ненарушенным сложением, г/см 3 .

Исследования, проведенные в лаборатории кафедры «Мелиорация почв» «НГМА», показали достаточную степень сходимости результатов определения влажности почвы, эталонным термостатно-весовым и новым способами (таблица 1). Исследования проводились в четырехкратной повторности с двумя горизонтами 0-20 и 20-40 см, которые имели плотность сухой почвы с ненарушенным сложением соответственно 1.15 и 1.30 г/см 3 . При доверительной вероятности 95% точность опыта оказалась достаточно высокой и составила 0.69%, а наименьшая существенная разность между вариантами оказалась равной 0.58% м.с.п. В соответствии с этим погрешность опыта оказалась несущественной и между вариантами составила 0.26-0.27% м.с.п. Следовательно, точность определения влажности почвы новым способом достигает 99%, относительная ошибка составляет не более 1%. Это позволяет использовать новый способ определения влажности почвы для практических целей в области мелиорации, орошаемого земледелия и растениеводства для наблюдения за динамикой влажности почвы, в водобалансовых исследованиях и при назначении сроков проведения вегетационных поливов.

Новый ускоренный способ определения влажности почвы значительно уменьшает затраты времени, труда и электроэнергии при его применении в сравнении с эталоном. При определении влажности этим способом отсутствует сушка влажного образца в термостате, на что уходит не менее 12-14 часов и расходуется значительное количество электроэнергии, примерно 15-20 кв.час. Отсутствует необходимость многократного взвешивания образца высушенной почвы. Главным достоинством нового способа определения влажности почвы является возможность оперативного определения влажности почвы непосредственно на поле, без использования громоздкого лабораторного оборудования.

1. Способ определения влажности почвы, включающий отбор проб для анализа, их взвешивание, отличающийся тем, что на поле, где запланированы наблюдения за влажностью почвы, предварительно однократно в начале вегетации растений определяют плотность сухой почвы с ненарушенным сложением общеизвестным методом, отбором влажных образцов с помощью режущего кольца или цилиндра с последующим взвешиванием и сушкой в термостате, после чего в течение всего вегетационного периода, по мере необходимости, буром, позволяющим отбирать почву с ненарушенным сложением, по горизонтам отбирают образцы влажной почвы определенного объема и взвешивают на технических весах, прямо в поле и без сушки образца в термостате (сушильном шкафу) определяют влажность почвы как разность плотностей почвы с ненарушенным сложением во влажном и сухом состоянии, отнесенную к плотности сухой почвы с ненарушенным сложением и выраженную в процентах от массы сухой почвы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что образцы влажной почвы с ненарушенным сложением для определения влажности почвы можно отбирать буром Неговелова или буром-цилиндром ТСХА.

Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной фаз. Основной является твердая составляющая. Она включает органические, органоминеральные и минеральные соединения.

Целью работы является определение содержания в почве жидкообразной (чаще водной) составляющей. Почва даже в воздушно-сухом состоянии содержит некоторое количество влаги, называемой гигроскопической w г. Это связано с адсорбированием парообразной влаги из воздуха и прочным удерживанием ее на поверхности частиц.

Наибольшее количество гигроскопической влаги почва содержит при полном насыщении воздуха водяными парами (т.е. при φ=100%), это максимальная гигроскопическая влага w макс.г.

Влажность почвы в полевых условиях характеризуют полевой влажностьюw п. Содержание влаги в почве колеблется в значительных пределах, т.к. почва может находиться как в абсолютно сухом, так и в переувлажненном состоянии.

Количество воды в почве оценивается показателями влажности.

Отношение массы содержащейся воды в почве m в к общей массе образца m, выраженное в процентах, называется относительной влажностью ω ,

Относительная влажность изменяется от 0 до 100%.

Отношение массы воды в почве к массе ее сухого вещества m с, выраженное в процентах, называется абсолютной влажностью W ,

Абсолютная влажность изменяется от 0 до бесконечности.

Отношение массы воды в почве к массе сухого вещества, выраженное в долях единицы, называется влагосодержанием U ,

U = , кг/кг. (3)

В почвоведении наиболее часто пользуются показателем абсолютной влажности. При составлении проектов мелиорации почв пользуются как относительной, так и абсолютной влажностью.

Между относительной и абсолютной влажностями существует взаимосвязь. Ее выводят из соотношений:

Если числитель и знаменатель умножить на величину , то используя выражение (2), можно получить:

Аналогичным образом можно записать

Если числитель и знаменатель умножить на величину , то используя выражение (1), находим:

Между влажностью и массой почвы существует взаимосвязь. Из выражения (1) можно рассчитать массу воды в почве

а также массу сухого вещества

m с = m - m в = m - = , кг.

В одном и том же образце при изменении влажности и соответственно общей массы почвы количество сухого вещества остается постоянным. В связи с этим для пересчета массы почвы m 1 с одной влажности w 1 на массу почвы m 2 c влажностью ω 2 можно воспользоваться равенством

. (4)

Формула (4) часто используется на практике и известна под названием формулы пересчета массы почвы с одной влажности на другую.

Методы определения влажности подразделяются на прямые и косвенные. Прямые методы основаны на удалении воды в процессе сушки и определении потери массы, соответствующей испарившейся влаге. Косвенные (физико-химические)основаны на зависимости физических (химических) свойств почвы от содержания влаги в ней.

К прямым методам определения влажности почв относятся:

· Стандартный .Влажность определяется сушкой в сушильном шкафу при температуре 100-105°С. В бюкс помещают около 5 г почвы, просеянной через сито с отверстиями 1 мм. Бюкс с открытой крышкой помещают в сушильный шкаф и сушат около 3 часов. Затем бюксы вынимают из шкафа, закрывают крышки, охлаждают, взвешивают. Повторные сушки по 2 часа проводят до достижения постоянной массы почвы или пока разница не будет превышать 0,01 г. Взвешивания производят на технических весах 1 класса с точностью 0,01 г.

· Ускоренный. Как и стандартный, основан на высушивании навесок почвы в сушильном шкафу. Отличие - в высушивании навески почвы при более высокой температуре, а именно 150-160°С. Повышенная температура в шкафу позволяет значительно сократить время удаления влаги из почвы. Точность анализа при этом понижается, так как при этой температуре процессы окисления и распада органического вещества происходят более интенсивно, чем при температуре 100-105°С.

· Ускоренные. С применением для сушки ламп - термоизлучателей и электрических осветительных ламп.

К косвенным (физическим) методам определения влажности почв относятся:

· Нейтронный метод . Его сущность заключается в том, что при облучении быстрыми нейтронами вещества, содержащего влагу, скорость нейтронов уменьшается от воздействия атомов водорода. Интенсивность потока замедленных нейтронов пропорциональна объемному водородосодержанию, по которому можно определить влажность.

· Емкостной метод . Основан на зависимости электрических свойств от влажности вещества. При этом измеряются диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери материала посредством измерения емкости электрического конденсатора, в котором роль диэлектрика играет исследуемый материал.

· Метод холодной сушки . Основан на обезвоживании почвы погло-тителями: СаСl 2 , Н 2 SО 4 , Р 2 О 5 и др. Пробу почвы (8-10 г) помещают в вакуум-эксикатор, на дне которого находится один из указанных поглотителей. Из эксикатора выкачивают воздух до 1-2 см рт. ст. Затем эксикатор ставят на 4 часа на кипящую водяную баню, после чего сушка считается законченной.

· Пикнометрический метод . Навеску влажной почвы m погружают в пикнометр, заливая до метки водой, после чего определяют ее массу в воде m 1 . Массу абсолютно сухой почвы m с вычисляют по формуле

где r 1 - плотность твердой фазы почвы.

Затем рассчитывается абсолютная влажность почвы

Для полевых определений влажности почв метод дает приемлемую точность.

Целью работы является определение влажности почвы.

Последовательность выполнения работы

Определение влажности почв с любым содержанием влаги в работе производится ускоренным методом: сушкой в сушильном шкафу при температуре 150-160°С.

Порядок выполнения анализа

1. Каждый студент взвешивает бюкс на технических весах 1 класса с точностью до 0,01 г.

2. В бюкс помещается около 7 г почвы.

3. Взвешивается бюкс с почвой.

4. Бюкс с почвой в открытом виде помещают в сушильный шкаф, предварительно прогретый до температуры 170°С.

5. Сушку ведут при температуре 150-160°С в течение 45 мин.

6. По окончании сушки бюкс вынимают, закрывают крышкой и охлаждают в эксикаторе в течение 5-10 мин.

7. После охлаждения бюкс с почвой взвешивают.

8. Общую убыль массы образца принимают за содержание влаги в аналитической пробе.

9. Расчет влажности производят по формулам (1), (2), и (3). Результаты заносятся в табл. 1.

Экспериментальные данные проверяются и подписываются преподавателем в конце лабораторных занятий. После выполнения расчетов оформленная работа подлежит защите.

Пример оформления работы

Объект сушки:

Температура сушки в сушильном шкафу °С.

Время сушки мин.

Таблица 1. Результаты определения влажности почвы

Контрольные вопросы

1. Виды влажности почв.

2. Показатели влажности почв. Их взаимосвязь.

3. Пересчет массы почвы с одной влажности на другую.

4. Масса сухой почвы.

5. Прямые методы определения влажности.

6. Косвенные методы определения влажности.