Полевая влагоемкость. Определение влагоемкости почвы

Полная влагоемкость, определяемая в трубках, всегда бывает несколько меньше общей порозности, так как при погружении в воду образца почвы в нем сохраняется около 8% защемленного воздуха.
Полную влагоемкость почвы с нарушенным строением определяют в металлических цилиндрах с сетчатым дном или в стеклянных трубках, обвязанных с одного конца марлей. Диаметр трубки 5-6 см, высота 15-18 см. На сетчатое дно накладывают кружок фильтровальной бумаги и смачивают водой. После стекания излишка воды взвешивают трубку на технических весах с точностью 0,05 г (удобны весы BЛTK-500).
Цилиндр наполняют на 8/4 высоты просеянной через грохот почвой. Почву вносят небольшими порциями и уплотняют постукиванием трубки или осторожным уминанием, добиваясь того же уплотнения, которое принято для сосудов вегетационного опыта. Одновременно берут пробу для определения влажности исходной почвы.
После наполнения почвой цилиндр взвешивают и по разности между весом цилиндра с почвой и пустого цилиндра определяют навеску исходной почвы. Зная влажность почвы, вычисляют вес абсолютно сухой почвы в цилиндре.
Цилиндр с почвой прикрывают сверху стеклом, ставят в сосуд с водой, доводят уровень ее до уровня почвы в цилиндре и оставляют на сутки. Через сутки вынимают цилиндр из воды, обтирают фильтровальной бумагой и взвешивают. Еще через сутки повторяют взвешивание. При получении близких данных насыщение прекращают.
Влагоемкость выражают в весовых или объемных процентах. Для перевода в объемные весовые данные следует умножить на объемный вес. Отношение веса поглощенной воды к весу сухой почвы определяет полную влагоемкость в весовых процентах.
Запись результатов определения:
Вес цилиндра с увлажненной обвязкой (а).
Вес цилиндра с почвой (b).
Навеска исходной почвы (b - а).
Навеска абсолютно сухой почвы (d).
Вес трубки с почвой после насыщения (с).
Вес поглощенной воды (с - а - d).
Полную влагоемкость (в % на абсолютно сухую почву) определяют по формуле:

Под влагоемкостью почвы понимают ее способность удерживать длительное время, определенное количество воды. В зависимости от условий заполнения и удержания различают максимальную адсорбционную влагоемкость, наименьшую (полевую) влагоемкость, или водопроницаемость.

Наименьшая (полевая) влагоемкость -- это максимальное количество капиллярно-подвешенной воды, которое может удержать почва менисковыми или капиллярными силами после стекания всей гравитационной воды.

Влагоемкость зависит от гранулометрического состава почвы, от строения почвы, от количества гумуса, солонцеватости, засоленности. Ее выражают в весовых, объемных процентах, м 3 на 1 га, мм.

Определение наименьшей (полевой) влагоемкости в поле. Наименьшую полевую влагоемкость студенты определяют в окрестности сельхозинститута.

На выбранном участке закладывают опытную площадку размером 3 х 3 м. Удовлетворительные результаты получаются и при размере площадки 1,5 х 1,5 и 1 х 1 м.

Поверхность площадки выравнивают, обрабатывают так же, как и все поле, и заливают водой в количестве, необходимом для вытеснения воздуха из пор намеченного к обследованию объема почвы. Для защиты от растекания воды при заливке площадку окружают двумя земляными валами высотой 20-- 25 см, отстоящими друг от друга на расстоянии 0,4--0,6 м. Можно отметить площадку ветками, а на расстоянии 0,5 м от нее насыпать вокруг земляной вал.

Для определения количества воды, нужной для заливки площадки, неподалеку делают почвенный разрез, проводят морфологическое описание почвы, определяют объемную, удельную массу, влажность и скважность почвы. Вычисляют общую скважность и фактический запас воды в почвенных слоях. Результаты записывают по нижеприведенной форме. В данном примере для полного насыщения почвенного слоя 0--30 см нужно 111,6 мм или 1116 м 3 воды на 1 га. Фактический запас ее 405 м 3 на 1 га. Следовательно, для насыщения почвы требуется 1116 -- 405 = 711 м 3 на 1 га, а на площадку в 2 м 2 -- 0,142 м 3 или 142 л. Учитывая потерю воды на растекание, норму ее увеличивают в 1,5--2,0 раза. При метровой глубине промачивания выливают 200--300 л на 1 м 2 .

Рассчитанный объем воды подают на площадку постоянным напором воды 5 см. Слой воды 5 см поддерживают до тех пор, пока не будет израсходован весь запас воды. Когда вся вода впитается в почву, площадку закрывают клеенкой или полиэтиленовой пленкой, а сверху полуметровым слоем соломы для предохранения от испарения и оставляют для стекания гравитационной воды. Супесчаные и песчаные почвы выдерживают сутки, суглинистые 2--3 суток, глинистые 3--5 суток. По истечении этого срока через каждые 10 см берут буром почвенные пробы на влажность не менее, чем в трехкратной повторности. Как только установится постоянная влажность с небольшими колебаниями в пределах 0,5--0,7 %, эту влажность и принимают за величину полевой влагоемкости.

Результаты определения влажности почвы до и после полива записывают в тетрадь по следующей форме:

Расчет влагоемкости осуществляется по формулам:

НВ % = ((а - в) / (в - с)) * 100; НВ м = НВ %

Наименьшая полевая влагоемкость используется при расчете поливных норм, промывных норм для засоленых почв, планировании режима орошения сельскохозяйственных культур.

Влагоемкость почвы - величина, количественно характеризующая водоудерживающую способность почвы. В зависимости от условий удержания влаги различают влагоемкость общую, полевую, предельную полевую, наименьшую, капиллярную, максимальную молекулярную, адсорбционную максимальную, из которых основные наименьшая, капиллярная и полная.
Определение полевой влагоемкости почвы. Для определения полевой влагоемкости (ПВ) на выбранном участке двойным рядом валиков огораживают площадки размером не менее 1x1 м. Поверхность площадки выравнивают и покрывают крупным песком слоем 2 см. Выполняя данный анализ, можно использовать металлические или плотные деревянные рамы.
Рядом с площадкой по генетическим горизонтам или отдельным слоям (0-10, 10-20 см и т. д.) бурами берут образцы почвы для определения ее пористости, влажности и плотности. По этим данным определяют фактический запас воды и пористость почвы в каждом ее отдельном слое и в общей толще изучаемой почвы (50 или 100 см). Вычитая из общего объема пор объем их, занятый водой, определяют количество воды, необходимое для заполнения всех пор в изучаемом слое воды. Для гарантии полного промачи- вания количество воды увеличивают в 1,5 раза.
Вычисленное количество воды равномерно подают на площадку и защитную полосу так, чтобы слой ее на поверхности почвы был толщиной 2-5 см.
После впитывания всей воды площадку и защитную полосу закрывают полиэтиленовой пленкой, а сверху соломой, опилками или другим мульчирующим материалом. В дальнейшем через каждые 3-4 дня отбирают пробы для определения влажности почвы через каждые 10 см на всю глубину изучаемого слоя до тех пор, пока в каждом слое установится более или менее постоянная влажность. Эта влажность и будет характеризовать полевую вла- гоемкость почвы, которую выражают в процентах к массе абсолютно сухой почвы, в мм или м3 в слое 0-50 и 0-100 см на 1 га.
Записи и расчеты при определении ПВ ведут по форме, установленной для определения влажности почвы весовым методом. Значение ПВ в дальнейшем используется для расчета поливной нормы воды. Если известны ПВ и запас воды в пахотном слое почвы Вп (м3), то поливная норма Пн = ПВ - Вп.
По этим же данным можно определить и промывную норму для засоленных почв.
Определение влагоемкости в лабораторных условиях. Влагоем- кость в лабораторных условиях определяют на монолитах объемом 1000-1500 см3 с естественным сложением почвы. Монолиты помещают в ванночку или на стол, покрытый клеенкой, так, чтобы поверхности их приняли горизонтальное положение, и закрывают фильтровальной бумагой. Затем монолит поливают сверху водой так, чтобы она не застаивалась на его поверхности и не стекала по бокам. После промачивания образца почвы на 3/4 его высоты полив прекращают, закрывают монолит клеенкой и оставляют в таком положении для стекания гравитационной воды в нижнюю часть его. Продолжительность стекания воды зависит от механических свойств почвы и ее плотности: для песчаных почв достаточно 0,5 ч, для легких и средних суглинков - 1-3, для тяжелых суглинков и глин - 8-16 ч.

Еще по теме ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ И МЕТОДЫ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ:

1. Определение активности а-амилазы в сыворотке крови, моче, дуоденальном содержимом амилоклассическим методом со стойким крахмальным субстратом (метод Каравея).

Влага необходима для прорастания семян, без нее невозможны последующий рост и развитие растения. С водой в растение из почвы поступают питательные вещества, испарение воды листьями обеспечивает нормальные температурные условия жизнедеятельности растения.

ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ, величина, количественно характеризующая водо-удерживающую способность почвы; способность почвы поглощать и удерживать в себе от стекания определенное количество влаги действием капиллярных и сорбционных сил. В зависимости от условий, удерживающих влагу в почве, различают несколько видов В. п.: максимальную адсорбционную, капиллярную, наименьшую и полную.

Максимальная адсорбционная ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ, связанная влага, сорбированная влага,ориентировочная влага - наибольшее количество прочно связанной воды,удерживаемое сорбционными силами. Чем тяжелее гранулометрический состав почвы и выше содержание в ней гумуса, тем больше доля связанной, почти недоступной винограду и др. культурам влаги в почве.

Вода - обязательное условие почвообразования и формирования почвенного плодородия. Без нее невозможно развитие почвенной фауны и микрофлоры.

Процессы превращения, трансформации и миграции веществ в почве также требуют большого количества воды.

Для определения потребности растений в воде применяют показатель -транспирационный коэффициент - количество весовых частей воды, затраченной на одну весовую часть урожая.

Степень доступности почвенной влаги растениям и состояние водного режима,выражают почвенно-гидролитические константами. Различают следующие почвенно-гидрологические константы:

• 1. Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) - влажность почвы,соответствующая наибольшему содержанию недоступной растениям прочносвязанной влаги.
• 2. Максимальная гигроскопичность (МГ) - влажность почвы, соответствующая количеству воды, которое почва может сорбировать из воздуха, полностью насыщенного водяным паром. Влага, соответствующая МГ, полностью недоступна растениям.
• 3. Влажность устойчивого завядания растений (ВЗ), соответствующая содержанию в почве воды, при котором растения обнаруживают признаки завядания, не проходящие при помещении растений в насыщенную водяным паром атмосферу. Влажность завядания соответствует влажности почвы, когда влага из недоступного для растений состояния переходит в доступное (нижний предел доступности почвенной влаги).
• 4. Наименьшая (полевая) влагоемкость почвы (НВ) - соответствует капиллярно-подвешенному насыщению почвы водой, когда последняя максимально доступна растениям.
• 5. Полная влагоемкость (ПВ) - соответствует такому содержанию влаги в почве, когда все ее поры насыщены водой.

Способность почвы к устойчивому обеспечению растений водой зависит от агрофизических факторов плодородия.

Влагоемкость почвы - называют способность ее удерживать воду. Различают капиллярную, наименьшую (полевую) и полную влагоемкость. Капиллярная влагоемкость определяется количеством воды, содержащимся в капиллярах почвы, подпертых водоносным горизонтом. Наименьшая влагоемкость аналогична капиллярной, но при условии отрыва капиллярной воды от воды водоносного горизонта. Полная влагоемкость - состояние влажности, когда все поры (капиллярные и не капиллярные) полностью заполнены водой.

Водопроницаемостью почвы называют способность впитывать и пропускать через себя воду. Водопроницаемость зависит от гранулометрического состава,структуры почвы и степени увлажнения. Определяют водопроницаемость,пропуская через слой почвы воду.

Водоподъемная способность почвы - способность к капиллярному подъему воды.

Обусловлено это свойство действием менисковых сил смоченных водой стенок почвенных капилляров.

Условия водного режима в пахотной почве постоянно изменяются. Радикальный метод регулирования водного режима почв - мелиорация. Современные приемы гидротехнической мелиорации обеспечивают возможность двухстороннего регулирования водного режима: орошение со сбросом лишней воды и осушение в комплексе с дозированным орошением.

Поступление влаги в почву складывается из впитывания при частичном заполнении пор водой и фильтрации воды. Совокупность этих явлений объединяется понятием «водопроницаемость почвы ». По скорости впитывания во,ды различают почвы хорошо-, средне и слабо водопроницаемые. Фильтрация почвы, т. е. нисходящее передвижение влаги в почве или грунте при заполнении всех порводой, зависит от многих факторов: механического состава, водопрочности агрегатов, плотности,сложения.

Количество воды, характеризующее водоудерживающую способность почвы, называют влагоемкостью .В зависимости от сил, удерживающих влагу в почве,различают максимальную адсорбционную влагоемкость (влага, которая удерживается па поверхности частиц под действием сорбционных сил), капиллярную (запас воды, удерживаемый капиллярными силами), наименьшую (полевую) и полную влагоемкость или водо-вместимость (содержание воды в почве при заполнении всех пор водой).

С капиллярной влагоемкостью связано важное в агрономической науке понятие капиллярной каймы. Капиллярной каймой называется весь слой влаги между уровнем грунтовых вод и верхней границей фронта смачивания почвы.

Наименьшая (полевая) влагоемкость - это количество влаги, которое сохраняется в почве(или грунте) при отсутствии капиллярного подтока после стенания избыточной гравитационной воды.Это максимальное количество воды, удерживаемое почвой в естественных условиях при отсутствии испарения и притока воды извне. Влагоемкость почвы зависит от механического, химического,минералогического состава почвы, ее плотности,пористости и т. д.

Аэрация, водопроницаемость, влагоемкость и другие водно-физические свойства почвы являются важными почвенными характеристиками, влияющими на плодородие почвы, ее хозяйственную ценность.

Корневые выделения. Растения не остаются в долгу перед микроорганизмами - живые растения кормят почвенные микроорганизмы своими корневыми выделениями, а не только отмирающими послеуборочными остатками, хотя корни тоже составляют около трети массы растения. Татьяна Угарова приводит цифру - до 20% всей массы растений составляют корневые выделения. В состав корневых выделений входят органические кислоты, сахара, аминокислоты и многое другое. По Т. Угаровой сильное растение обильно кормит почвенные микроорганизмы, при этом происходит массовое размножение ризосферной (корневой) полезной микрофлоры. Причем растения стимулируют развитие преимущественно такой микрофлоры, которая питает растения, вырабатывает стимуляторы роста растений, подавляет вредную растениям микрофлору.

Изучение динамики доступных питательных веществ в почве должно» сочетаться с наблюдениями за растениями, за развитием микробиологических процессов и за водными свойствами почвы, с которыми пищевой режим находится в непосредственной связи.
Чаще всего при агрохимическом исследовании в полевых условиях приходится учитывать динамику изменения запасов воды, доступной для растений. Количество доступной воды в почве определяется по разности общего запаса воды и запаса недоступной влаги, о котором судят по влажности завядания или, с меньшей точностью, по максимальной гигроскопичности. Обычные приемы агротехники (удобрение, изменение структурности) влияют на влажность завядания незначительно; более резко отражаются на этой величине приемы землевания песчаных почв или пескования глин.
По величине предельной полевой влагоемкости судят о максимальных удерживаемых почвой запасах общей и полезной влаги, что необходимо знать для определения нормы полива, воздухосодержания и т. д. Изменение сложения почвы при обработках и изменение структуры почвы могут заметно отразиться на этой величине.
Для создания оптимальных условий роста растений в вегетационных опытах влажность почвы при поливах доводят до 60-70% от величины полной влагоемкости, или 70-80% капиллярной, или 100% наименьшей влагоемкости.
Предельная полевая влагоемкость отражает свойство почвы удерживать влагу в практически неподвижном состоянии после обильного увлажнения и просачивания всей избыточной воды под влиянием силы тяжести. Определение делается в природных условиях. При глубоких грунтовых водах предельная полевая влагоемкость показывает истинную наименьшую влагоемкость, а при близких грунтовых водах значительно превышает эту величину и может достигать величины капиллярной влагоемкости. Глубину грунтовых вод следует указывать при определении.
Руководство по почвенно-мелиоративным исследованиям рекомендует следующий порядок определения:
Выбирают ровную площадку, типичную для данного поля. Для защиты от растекания поливной воды площадку размером 2 м х 2 м снаружи окружают утрамбованным земляным валиком высотой до 20-30 см. В середине площадки устанавливается квадратная деревянная или железная рама 1 л х 1 м с высотой бортов 15-18 см, и граница ее очерчивается ножом вдоль внутренней стороны. Затем рама снимается, и ножом в почве прорезается углубление такой ширины, чтобы рама плотно входила в него на глубину 6-8 см. С внешней стороны вдоль рамы почва утрамбовывается полосой в 5-6 см. Если рамы нет, то внутренняя площадка окружается утрамбованным земляным валиком. Внутренняя площадка в 1 м2 является учетной, ее окружает защитная полоса, предохраняющая от растекания в стороны воды учетной площадки.
Вблизи площадки закладывается и описывается почвенный разрез, в стенке которого берут образцы почвы по генетическим горизонтам для определения влажности, объемного и удельного веса и вычисления скважности.
На площадку и защитную полосу нужно подать такой объем воды, который полностью насытит водой слой почвы мощностью 1 м. Для вычисления объема воды используют данные об имеющемся запасе воды в слое почвы и общей скважности этого слоя; рассчитанную норму полива увеличивают в полтора раза для гарантии лучшего промачивания.
Для степной зоны скважность почв глинистых и тяжелосуглинистых колеблется в пределах 45-50%, средних и легких суглинков - 40-45, супесчаных - 35-40 и песчаных 30-35%; по этим данным можно приближенно рассчитать объем воды, необходимый для залива площадки. Например, при общей скважности слоя 45% и запасе воды в 1-метровом слое 1500 м3/га для насыщения 1-метрового слоя почвы потребуется10000 1 45/100 -1500 = 3000 м3/га, или 300 л/м2.
Заготовив достаточный объем воды, начинают подачу воды на защитную полосу и на учетную площадку, подложив под струю воды лист фанеры или 10-сантиметровый слой соломы, во избежание размыва поверхности. Вначале высоту слоя воды над поверхностью почвы доводят до 2-3 см, а когда верхний слой почвы будет насыщен, увеличивают подачу воды и доводят слой воды до 5-6 см, который поддерживают до израсходования всей расчетной нормы. После впитывания воды делянку и защитную полосу покрывают слоем соломы, травы или другим материалом, уменьшающим испарение с поверхности, и придавливают его сверху слоем земли.
Просачивание излишней воды для первого метра на песчаных почвах обычно заканчивается через 1-2 суток, на суглинистых - через 3-5 суток и на глинистых - через 5-10 суток. На другой день по истечении этих сроков буром берут почвенные пробы в 4-5 местах площадки послойно через 10 см для определения влажности почвы. Через один-два дня взятие проб и определение влажности повторяют. Если влажность верхних горизонтов за это время понизилась, а нижних повысилась, то значит, что просачивание воды продолжается; в таком случае определение влажности необходимо повторить еще раз спустя один-два дня. Если влажность изменилась менее чем на 1%, определение влажности больше не повторяют и величину ее принимают за предельную полевую влагоемкость, хотя медленное передвижение воды будет продолжаться и далее.
Величина предельной полевой влагоемкости зависит от механического состава (изменяясь от 20% для супесчаной до 40% для тяжелосуглинистой почвы) и уменьшается с глубиной. Предельная влагоемкость суглинистой почвы зависит и от сложения; приемы обработки, изменение структурности, внесение извести также влияют на эту величину.
Вычисляют предельную полевую влагоемкость в процентах от объема, послойно, для каждого горизонта. Если предельная полевая влагоемкость составляет 70-80% от общей порозности, то это считается благоприятным для сельскохозяйственных культур; при 80-90% - посредственным, а свыше 90% - неудовлетворительным.