Общие физические свойства почвы

Лабораторная работа № 1

Почва как физическое тело состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. Твердая фаза представлена минеральными и органическими веществами, жидкая – водой с растворенными в ней соединениями (почвенный раствор), а газообразная – почвенным воздухом.

Плотностью твердой фазы почвы называется отношение массы твердой фазы почвы в сухом состоянии к массе равного объема воды. Эта величина зависит от природы входящих в почву минералов и от количества органическоговещества. Знание плотности твердой фазы почвы необходимо для вычисления пористости почвы.

Плотностью почвы называют массу единицы ее объема в естественном сложении. При определении плотности узнают массу почвы в определенном объеме со всеми порами. Определяя плотность твердой фазы, узнают массу твердой фазы почвы, занимающей весь объем без пор.

Плотность минеральных почв колеблется от 1,0 до 1,8 г/см3. В верхних горизонтах черноземных почв плотность составляет 1,0-1,2 г/см3, в нижних – 1,3-1,6 г/см3. У почв с небольшим содержанием гумуса плотность около 1,3-1,6 г/см3.

Н.А. Качинский предлагает следующую оценку плотности почв суглинистого и глинистого механического состава (табл. 6). Между механическими элементами и агрегатами в почве имеются промежутки – поры. Суммарный объем пор в почве в единице объема называется пористостью. В них размещаются вода, воздух, микроорганизмы, корни растений. Суммарный объем пор в почве, их размер зависят от механического состава, почвенной структуры и биоты. Количество пор и соотношение их по размерам определяют важнейшие генетические и агропроизводственные свойства и некоторые экологические функции почв. Кроме порового пространства в почвенной массе имеются многочисленные межагрегатные полости и пустоты.

Таблица 6 - Оценка плотности почв

 

Суммарный объем пор и пустот в почве в единице объема называется общей пористостью. Она подразделяется на капиллярную и некапиллярную. В агрономическом отношении важно, чтобы почвы располагали большим объемом капиллярных пор и при этом имели некапиллярную пористость не менее 20-25% от общей пористости. Част пор почвы заняты прочносвязанной и рыхлосвязанной водой и они носят название неактивных, поры в которых находятся воздух, капиллярная вода, корни растений и корневые волоски, микроорганизмы получили название активных.

Общую пористость можно рассчитать на основании плотности твердой фазы и плотности почвы по формуле:

Робщ. = (1-dv/d)*100, где

Робщ. – общая пористость, % от объема;

dv - плотность почвы, г/см3;

d – плотность твердой фазы почвы, г/см3;

Для оценки общей пористости (в %) суглинистых и глинистых почв Н.А. Качинский предлагает следующую шкалу (Табл. 7).

Пористость аэрации – это часть общей пористости почвы, заполненная воздухом. Она равна разности между объемом общей пористости и объемом воды, которая содержится в почве в момент определения пористости.

Пористость аэрации вычисляют на основании данных общей пористости, влажности и плотности почвы и выражают в процентах по отношению к объему почвы.

Пусть Робщ. – общая пористость (в %); W - влажность почвы, вычисленная на сухую почву (%); dv - плотность почвы (г/см3).

Прежде всего, необходимо вычислить объем пор, занятых водой (Рv). То есть - установить содержание воды в объемных процентах. Эту величину определяют по формуле:

Р_W = dv * W.

Зная объем пор, занятых водой, легко вычислить пористость аэрации:

Раэр.= Робщ.-Р_W

 

Общий запас влаги (ОЗВ) – суммарное ее количество на заданную мощность почвенного слоя, выраженное в миллиметрах или в метрах кубических на гектар.

Расчет запасов влаги в миллиметрах производится по следующей формуле:

ОЗВ = 0,1(W₁d_V1h₁) + 0,1(W₂d_v2h₂)+…+0,1(W_nd_vnh_n)

где ОЗВ – общий запас влаги, мм;

W_1, W₂, W _п – полевая влажность 1-го, 2-го и последующих слоев почвы, %; (в качестве полевой влажности (W) можно использовать оптимальную влажность (ОВ). Величина оптимальной влажности почвы примерно равна 60% от полной влагоемкости, т.е ОВ = 0,6 ПВ).

d_V1, d_V2, d_{V п} – плотность сложения 1-го, 2-го и последующих слоев почвы, г/см³;

h_1, h_2, h _п – мощность 1-го, 2-го и последующих слоев почвенного слоя, см;

0,1 – коэффициент пересчета влаги в мм водяного столба.

Задания для самостоятельной работы:

1. Используя данные таблицы 8 рассчитать для каждого почвенного образца общую пористость и степень аэрации. Исходные данные и результаты записать в тетрадь. Объяснить особенности изменения рассматриваемых свойств по профилю в лесных и пахотных почвах.

2. Проанализировать данные по оставшимся общим физическим свойствам (плотность), выделить в профиле горизонты с максимальными и минимальными значениями, назвать возможные причины дифференциации почвенного профиля по общим физическим свойствам.

3. Используя градации соответствующих шкал (Табл. 6, 7), дать качественную оценку плотности и пористости почв, результаты записать в тетрадь.

4. Используя данные по плотности почвы и ее влажности рассчитать запас влаги в почвенном профиле в целом и для отдельных горизонтов. Сделать вывод об особенностях профильного распределения запасов влаги в лесных и пахотных почвах, назвать возможные причины различий.

Контрольные вопросы:

1. Что называют плотностью почвы, от чего она зависит и на какие свойства почвенной массы влияет? 2. Что называют плотностью твердой фазы почвы, от чего она зависит и на какие свойства почвенной массы влияет? 3. Что такое общая пористость и пористость аэрации? В чем заключается агрономическая значимость этих свойств? 4. Чем заполнены некапиллярные и капиллярные поры почвы? Какие поры называются активными и неактивными? 5. Какие агротехнические или мелиоративные мероприятия позволяют изменить общие физические свойства почвы? В чем их суть?