Методы исследования физических свойств почв: Учебно-методическое пособие

В оро не ж ск и й г о сударстве нны й уни ве рси те т

М Е Т ОД Ы И С С Л Е Д ОВ А Н И Я Ф И ЗИ Ч Е С К И Х С В ОЙ С Т В П ОЧ В

У че б но -м е то ди че ск о е по соб и е по спе ци ально сти 020701 (013000) –По чво ве де ни е

В о ро не ж 2005

2

У тве рж де но научно -м е то ди че ск и м со ве то м б и о ло г о -по чве нно г о фак ульте та, про ток о л № 21 от 27 ок тяб ря 2004 г .

С о стави те ль В .А. К о ро ле в

По со б и е по дг ото вле но на к афе дре по чво ве де ни я и аг рохи м и и б и о ло г о по чве нно г о фак ульте та В оро не ж ск о г о г о сударстве нно г о уни ве рси те та Ре к о м е ндовано для студе нто в III к урса д/о по спе ци ально сти «Почвове де ни е ».

3

ГРАНУ ЛОМЕТ РИ Ч ЕС К И Й С ОС Т АВ ПОЧ В Ы Грануло м е три че ск и м со ставо м по чвы назы ваю т о тно си те льно е со де рж ани е в не й эле м е нтарны х по чве нны х части ц (Э ПЧ ) разли чно г о ди ам е тра. Отде льны е части чк и почвы , т. е . об о соб ле нны е к уск и , к усо чк и (о ск о лк и ) поро д и м и не рало в, а так ж е ам орфны х со е ди не ни й в по чве , все эле м е нты к оторы х (по сле дни х) нахо дятся в хи м и че ск о й взаи м о связи , назы ваю т Э ПЧ . С ущ е ствуе т не ск о льк о к ласси фи к аци й Э ПЧ по и х к рупно сти . В насто ящ е е вре м я наи б о льш е е распро стране ни е по лучи ла к ласси фи к аци я Н.А. К ачи нск ог о. По разм е ру эффе к ти вно г о ди ам е тра Э ПЧ по чвы (в м м ) Н.А. К ачи нск и й вы де ляе т сле дую щ и е фрак ци и : части цы к рупне е 3 м м –к ам ни , 3-1 –г рави й , 1-0,5 – к рупны й пе со к , 0,5-0,25 –сре дни й пе сок , 0,25-0,05 –м е лк и й пе сок , 0,05-0,01 – к рупная пы ль, 0,01-0,005 – сре дняя пы ль, 0,005-0,001 – м е лк ая пы ль, 0,0010,0005 –г руб ы й и л, 0,0005-0,0001 –тонк и й и л, части цы м е льче 0,0001 –к о лло и ды . К аж дая фрак ци я харак те ри зуе тся сум м о й фи зи че ск и х сво й ств, отли чаю щ и х е е о т друг и х фрак ци й . Д ля к ласси фи к аци о нны х це ле й часто все части цы к рупне е 0,01 м м о б ъ е ди няю т во фрак ци ю фи зи че ск о г о пе ск а, а все части цы м е льче 0,01 м м –во фрак ци ю фи зи че ск о й г ли ны . Д ля харак те ри сти к и г ранулом е три че ск ог о со става почв в разно е вре м я б ы ло пре дло ж е но б о льш о е к о ли че ство разли чны х к ласси фи к аци й . Ш и рок о е при м е не ни е в насто ящ е е вре м я по лучи ла к ласси фи к аци я Н.А. К ачи нск ог о (см . таб ли цу 1), о сно ванная на соотнош е ни и к о ли че ств фи зи че ск о г о пе ск а и фи зи че ск о й г ли ны в почве . ГРАНУ ЛОМЕТ РИ Ч ЕС К И Й АНАЛИ З ПОЧ В Ы МЕТ ОД ОМ ПИ ПЕТ К И С ОБРАБОТ К ОЙ ПИ РОФ ОС Ф АТ ОМ НАТ РИ Я З адача г рануло м е три че ск о г о анали за по чвы сво ди ться к разде ле ни ю е е на ряд фрак ци й , охваты ваю щ и х ту и ли и ную г руппи ро вк у Э ПЧ . Пи пе т –м е то до м о б ы чно вы де ляю т ш е сть фрак ци й : 1-0,25 м м , 0,25-0,05 м м , 0,05-0,01 м м , 0,010,005 м м , 0,005-0,001 м м и м е льче 0,001 м м . При нци п м е то да со сто и т в то м , что по и сте че ни и вре м е ни , не о б хо ди м о г о для о пуск ани я части ц по чвы то г о и ли и но г о ди ам е тра ни ж е о пре де ле нно й г луб и ны в во де , с это й г луб и ны б е рут и зве стны й о б ъ е м почве нно й суспе нзи и . Оче ви дно , что в данны й м о м е нт на этой г луб и не части ц к рупне е и ск о м ы х не б уде т, а к о нце нтраци я части ц заданно й ве ли чи ны и б о ле е м е лк и х б уде т равна пе рво начально й к о нце нтраци и и х во все м об ъ е м е . ПОД ГОТ ОВ К А ПОЧ В Ы К АНАЛИ З У Об разе ц по чвы доводи тся до во здуш но -сухо г о со сто яни я и и з не г о о тб и рае тся сре дняя про б а. З ате м о тоб ранную часть по чвы расти раю т в фарфо ро во й ступк е пе сти к о м с ре зи но вы м нак о не чни к о м и про се и ваю т че ре з си то с ди ам е тро м о тве рсти й в 1 м м . К рупны е части цы , не про ш е дш и е че ре з си то , о тм ы ваю т в воде от при ли пш и х к ни м г ли ни сты х части ц, про суш и ваю т и взве ш и ваю т, а зате м рассчи ты ваю т и х со де рж ани е в про це нтах к о б щ е й м ассе об разца.

4

Т аб ли ца 1 К ласси фи к аци я по чв по г рануло м е три че ск о м у со ставу (разраб о тана Н.А. К ачи нск и м ) С о де рж ани е фи зи че ск о й г ли ны , С о де рж ани е фи зи че ск о г о пе ск а, К ратк о е % % названи е по чвы по По чвы По чвы г рануло по дзо сте пно г о со ло нцы по дзо сте пно г о со ло нцы м е три че ли сто г о ти па по ч- и си льно ли сто г о ти па поч- и си льск о м у со ти па во о б разо со ло нти па воо б разо но со ставу по чво вани я, це ваты е по чво вани я, ло нце о б разо - к расно зе по чвы о б разо - к расно зе ваты е вани я м ы и ж е лвани я м ы и ж е лпо чвы то зе м ы то зе м ы 0-5 0-5 0-5 100-95 100-95 100-95 пе сок ры хлы й 5-10 5-10 5-10 95-90 95-90 95-90 пе сок связны й 10-20 10-20 10-15 90-80 90-80 90-85 супе сь 20-30 20-30 15-20 80-70 80-70 85-80 суг ли но к ле г к и й 30-40 30-45 20-30 70-60 70-55 80-70 суг ли но к сре дни й 40-50 45-60 30-40 60-50 55-40 70-60 суг ли но к тяж е лы й 50-65 60-75 40-50 50-35 40-25 60-50 г ли на ле г к ая 65-80 75-85 50-65 35-20 25-15 50-35 г ли на сре дняя >80 >85 >65 <20 <15 <35 г ли на тяж е лая В дальне й ш е м для ди спе рг аци и почвы при м е няю т к ак о й -ли б о вари ант соб стве нно по дг отовк и о б разца к анали зу (фи зи че ск и й и ли хи м и че ск и й ), це лью к о то ро г о являе тся пе ре во д почвы в состояни е по лно г о разде ле ни я части ц и устране ни е во зм о ж но сти и х б ы стро г о воссо е ди не ни я в м и к ро аг ре г аты (вк лю чая и к о аг уляци ю к о лло и дны х части ц) в про це ссе анали за. При по дг о товк е о б разца к г рануло м е три че ск о м у анали зу м е лк и е аг ре г аты и м и к ро аг ре г аты до лж ны б ы ть о сво б о ж де ны о т сущ е ствую щ и х связе й и при ве де ны в пе рви чно части чно е со стояни е . Однак о при это м наряду с пре де льны м ди спе рг и ровани е м м и к роаг ре г ато в до лж но б ы ть по лно стью устране но до по лни те льно е и зм е льче ни е сам и х Э ПЧ . В насто ящ е е вре м я в к аче стве о сно вно г о хи м и че ск о г о спо соб а по дг о товк и по чвы к г рануло м е три че ск о м у анали зу и спо льзуе тся так назы вае м ы й пи ро фо с-

5

фатны й , о сно ванны й на при м е не ни и 4 % раствора пи ро фо сфата натри я (для е г о при г о товле ни я раство ряю т в 1 л во ды 40 г б е зво дно й со ли Na4P2O 7). На анали ти че ск и х ве сах б е рут наве ск у почвы о т 10 до 30 г и по м е щ аю т е е в фарфо ро вую чаш к у на 50 м л. Ч е м ле г че по чва по г рануло м е три че ск о м у со ставу, те м б о льш ую наве ск у нуж но б рать. Одно вре м е нно б е рут вто рую наве ск у (35 г ) и о пре де ляю т в не й г и г ро ск о пи че ск ую влаж но сть. В м але ньк и й стак анчи к нали ваю т 10 м л 4 % раствора пи ро фо сфата натри я и по сте пе нно и м см ачи ваю т (по к аплям !) по чву в чаш к е , одновре м е нно расти рая е е в те че ни е 5 м и нут пе сти к о м с ре зи новы м нак о не чни к о м (б е з наж и м а, о дни м ве со м пе сти к а). Д о пуск ае тся расти рани е почвы пальце м рук и с ре зи но вы м напале чни к о м . По сле че г о со де рж и м о е чаш к и (б е з по те рь!) пе ре носят в ци ли ндр для анали за. При по сле дую щ и х расче тах про це нтно г о со де рж ани я фрак ци и и з соде рж ани я по сле дне й фрак ци и (<0,001 м м ) вы чи таю т по правк у на м ассу пе пти затора. При вне се ни и 10 м л пе пти затора на 1 л суспе нзи и и о б ъ е м е пи пе тк и 25 м л о на со ставляе т 0,0100 г . В ы де ле ни е отде льны х фрак ци й и о пре де ле ни е ве со во г о к о ли че ства и х. По чву и з чаш к и пе ре но сят че ре з си то с ди ам е тро м отве рсти й 0,25 м м в ли тро вы й ци ли ндр ди ам е тро м 6-8 см . По чву на си те про м ы ваю т струе й ди сти лли ро ванно й во ды при ле г к о м расти рани и пальце м с напале чни к о м . Оставш и е ся на си те части цы почвы к рупне е 0,25 м м струе й во ды пе ре но сят в чаш к у. По сле о саж де ни я части ц на дно чаш к и и зб ы ток во ды сли ваю т и части цы пе ре но сят водо й в пре двари те льно взве ш е нны й стак анчи к ; ли ш няя во да и з стак анчи к а сли вае тся, почве нны е части цы вы суш и ваю тся на пе счано й б ане , а зате м в те рм о стате при 1050С до посто янно й м ассы . По луче нную фрак ци ю разм е ро м о т 1 до 0,25 м м рассчи ты ваю т в про це нтах к сухо й по чве . С успе нзи ю в ци ли ндре до ли ваю т ди сти лли рованно й водо й до о дно г о ли тра и анали зи рую т, при ни м ая во вни м ани е ск о ро сти паде ни я части ц в во де со г ласно зак о ну С то к са. С пе ци ально й пи пе тк о й о б ъ е м о м 25 м л и з ци ли ндра заб и раю тся че ты ре про б ы суспе нзи и с о тде льны м взм учи вани е м для к аж до й и з ни х. В зм учи вани е про и зводят в те че ни е 1 м и нуты дли нно й м е ш алк о й (60 ударо в в о дну сторо ну). И з ци ли ндра б е рутся сле дую щ и е фрак ци и : 1) м е льче 0,05 м м ; 2) м е льче 0,01 м м ; 3) м е льче 0,005 м м ; 4) м е льче 0,001 м м . Прак ти че ск и удо б ны м и и о правды ваю щ и м и се б я м о ж но счи тать сле дую щ и е г луб и ны по г руж е ни я пи пе тк и для вы де ле ни я фрак ци й разли чно й к рупно сти : для части ц м е ньш е 0,05 м м –25 см ; м е ньш е 0,01 м м –10 см ; м е ньш е 0,005 м м –10 см ; м е ньш е 0,001 м м –7 см . С ро к и заб о ра про б с разли чны х г луб и н, счи тая с м о м е нта ок о нчани я взм учи вани я суспе нзи и , варьи рую т в зави си м о сти о т е е те м пе ратуры и плотно сти тве рдо й фазы по чвы (см . таб ли цу 2). Анали з сле дуе т про во ди ть в по м е щ е ни и с м ало и зм е няю щ е й ся те м пе ратуро й . Ц и ли ндры с суспе нзи е й при о тстаи вани и в те че ни е часа и ли суток сле дуе т нак ры вать к арто нны м и ци ли ндри че ск и м и к о лпак ам и , к оторы е б удут о слаб лять к о ле б ани я те м пе ратуры суспе нзи и и б ро уновск о е дви ж е ни е м е лк и х части ц, а так ж е пре дохранять суспе нзи ю о т запы ле ни я.

6

Д ля и зм е ре ни я те м пе ратуры во вре м я анали за те рм о м е тр пом е щ аю т в так о й ж е ци ли ндр с водо й , в к ак о м отстаи вае тся суспе нзи я. При отб оре для анали за про б части ц < 0,05, < 0,01 и < 0,005 м м те м пе ратуру м о ж но и зм е ри ть о дно к ратно . При о тб о ре ж е проб части ц < 0,001 м м те м пе ратуру сле дуе т и зм е ри ть три ж ды : по сле взб алты вани я суспе нзи и , в се ре ди не и нте рвала о тстаи вани я суспе нзи и и пе ре д пи пе ти ровани е м . С ре дняя и з тре х о тсче то в те м пе ратура во ды и учи ты вае тся при о пре де ле ни и и нте рвалов вре м е ни паде ни я части ц по чвы в воде . Ч то к асае тся пло тно сти тве рдо й фазы по чвы , то ре к о м е ндуе тся эту ве ли чи ну для данно й по чвы то чно о пре де ли ть. К о г да не т к о нк ре тны х ве ли чи н пло тно сти анали зи руе м о й почвы , то м ож но и спо льзо вать данны е Н.А. К ачи нск о г о , пре дставле нны е для разли чны х почв в таб ли це 3. В зяти е про б ы суспе нзи и о сущ е ствляе тся сле дую щ и м о б разо м : ш тати в, на к о то ро м ук ре пле на пи пе тк а, при дви г аю т к ци ли ндру. Пи пе тк а на сте рж не ш тати ва устанавли вае тся так и м о б разо м , что б ы о на б ы ла по г руж е на в ци ли ндр на заданную г луб и ну. С успе нзи ю в ци ли ндре взб алты ваю т с по м о щ ью м е ш алк и . С разу по сле ок о нчани я взб алты вани я пуск ае тся се к ундо м е р. По и сте че ни и сро к а, не об ходи м о г о для отб ора части ц заданно й к рупно сти , в пи пе тк у б е ре тся проб а суспе нзи и . Д ля это г о не о б хо ди м о по днять ш тати в с пи пе тк о й вве рх и о сторо ж но вве сти пи пе тк у внутрь ци ли ндра, по г рузи в е е на нуж ную г луб и ну. Пи пе тк а до лж на б ы ть в це нтре по пе ре чно г о се че ни я ци ли ндра. З асасы вани е проб ы в пи пе тк у (в насто ящ е е вре м я для это й це ли с успе хо м при м е няю т б о льш и е м е ди ци нск и е «г руш и ») дли ться ок о ло 20 се к . Д ли те льно сть засасы вани я не о б хо ди м о о пре де ли ть для к аж до й установк и о пы тны м путе м . Т ак к ак дли те льно сть взяти я про б ы суспе нзи и м о ж е т ск азаться на точно сти е е уче та (осо б е нно фрак ци й м е льче 0,05 и 0,01 м м ), сле дуе т заб о р про б ы начи нать на по ли нте рвала раньш е по ло ж е нно г о срок а. Напри м е р, при те м пе ратуре 200С и пло тно сти тве рдо й фазы 2,60 г /см 3 заб о р фрак ци и м е ньш е 0,05 м м сле дуе т начи нать че ре з 105 се к после взб алты вани я ди спе рси и и зак о нчи ть е г о че ре з 125 се к . По о к о нчани и засасы вани я про б ы пи пе тк а вы ни м ае тся и з ци ли ндра и суспе нзи я сли вае тся в пре двари те льно вы суш е нны й и взве ш е нны й б ю к с. Пи пе тк у о б м ы ваю т ди сти лли ро ванно й во до й , к ото рую со б и раю т в тот ж е б ю к с. Про б а вы пари вае тся на пе сочно й б ане , вы суш и вае тся до посто янно й м ассы в те рм о стате при 1050С и взве ш и вае тся на анали ти че ск и х ве сах. З ная м ассу тары , нахо дят м ассу учи ты вае м о й фрак ци и . Об ы чно вначале б е рут фрак ци ю м е льче 0,05 м м , зате м б е рут после до вате льно проб ы для части ц м е льче 0,01 м м , м е льче 0,005 м м и , нак о не ц, м е льче 0,001 м м . Про б ы суспе нзи и заб и раю тся и з ци ли ндра с о тде льны м взм учи вани е м для к аж до й и з ни х. Д о ли вать ци ли ндр водо й по сле взяти я про б не льзя.

Т аб ли ца 2 Д и ам е тр части ц (м м ) м е нь ше 1 0,05 0,01 0,005 0,001 0,05 0,01 0,005 0,001 0,05 0,01 0,005 0,001 0,05 0,01 0,005 0,001

Пло т но сть тве рдо й фазы , г /см 3 2 2,40

2,45

2,50

2,55

И нте рвалы вре м е ни взяти я проб при г рануло м е три че ск о м анали зе в зави си м о сти от те м пе ратуры и пло тно сти тве рдо й фазы по чвы ГлуТ е м пе ратура, 0С б и на 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 взяти я проб , см 3 25 10 10 7 25 10 10 7 25 10 10 7 25 10 10 7

4

5

159΄΄ 26΄31΄΄ 1ч46΄05΄΄ 30ч56΄16΄΄ 154΄΄ 25΄36΄΄ 1ч42΄23΄΄ 29ч52΄23΄΄ 148΄΄ 24΄45΄΄ 1ч38΄58΄΄ 28ч55΄30΄΄ 144΄΄ 23΄57΄΄ 1ч35΄47΄΄ 27ч56΄44΄΄

149΄΄ 24΄51΄΄ 1ч39΄27΄΄ 29ч00΄00΄΄ 144΄΄ 24΄00΄΄ 1ч36΄00΄΄ 28ч00΄06΄΄ 139΄΄ 23΄12΄΄ 1ч32΄48΄΄ 27ч03΄59΄΄ 135΄΄ 22΄27΄΄ 1ч29΄48΄΄ 26ч11΄41΄΄

6 140΄΄ 23΄20΄΄ 1ч33΄19΄΄ 27ч12΄51΄΄ 135΄΄ 22΄31΄΄ 1ч30΄05΄΄ 26ч16΄35΄΄ 131΄΄ 21΄46΄΄ 1ч27΄05΄΄ 25ч26΄04΄΄ 127΄΄ 21΄04΄΄ 1ч24΄16΄΄ 24ч36΄36΄΄

7 132΄΄ 21΄59΄΄ 1ч27΄54΄΄ 25ч28΄20΄΄ 127΄΄ 21΄13΄΄ 1ч24΄53΄΄ 24ч45΄15΄΄ 123΄΄ 20΄31΄΄ 1ч22΄01΄΄ 23ч55΄43΄΄ 119΄΄ 19΄51΄΄ 1ч19΄24΄΄ 23ч09΄23΄΄

8 124΄΄ 20΄41΄΄ 1ч22΄45΄΄ 24ч08΄23΄΄ 120΄΄ 19΄59΄΄ 1ч19΄54΄΄ 23ч18΄23΄΄ 116΄΄ 19΄19΄΄ 1ч17΄14΄΄ 22ч31΄52΄΄ 111΄΄ 18΄41΄΄ 1ч14΄44΄΄ 21ч48΄13΄΄

9 117΄΄ 19΄33΄΄ 1ч18΄13΄΄ 22ч48΄31΄΄ 113΄΄ 18΄53΄΄ 1ч15΄31΄΄ 22ч01΄15΄΄ 109΄΄ 18΄15΄΄ 1ч12΄58΄΄ 21ч17΄17΄΄ 106΄΄ 17΄39΄΄ 1ч10΄37΄΄ 20ч36΄00΄΄

10 111΄΄ 18΄27΄΄ 1ч13΄49΄΄ 21ч31΄48΄΄ 107΄΄ 17΄49΄΄ 1ч11΄15΄΄ 20ч47΄14΄΄ 103΄΄ 17΄13΄΄ 1ч08΄52΄΄ 20ч05΄36΄΄ 100΄΄ 16΄40΄΄ 1ч06΄40΄΄ 19ч26΄47΄΄

30

11 105΄΄ 17΄28΄΄ 1ч09΄55΄΄ 20ч23΄11΄΄ 101΄΄ 16΄52΄΄ 1ч07΄29΄΄ 19ч41΄05΄΄ 98΄΄ 16΄19΄΄ 1ч05΄14΄΄ 19ч01΄40΄΄ 95΄΄ 15΄47΄΄ 1ч03΄08΄΄ 18ч24΄54΄΄

8

1 0,05 0,01 0,005 0,001 0,05 0,01 0,005 0,001 0,05 0,01 0,005 0,001 0,05 0,01 0,005 0,001 0,05 0,01 0,005 0,001

2 2,60

2,65

2,70

2,75

2,80

3 25 10 10 7 25 10 10 7 25 10 10 7 25 10 10 7 25 10 10 7

4

5

139΄΄ 23΄12΄΄ 1ч32΄48΄΄ 27ч04΄12΄΄ 135΄΄ 22΄30΄΄ 1ч30΄00΄΄ 26ч15΄05΄΄ 131΄΄ 21΄50΄΄ 1ч27΄21΄΄ 25ч28΄51΄΄ 127΄΄ 21΄13΄΄ 1ч24΄52΄΄ 24ч45΄04΄΄ 124΄΄ 20΄39΄΄ 1ч22΄30΄΄ 24ч03΄54΄΄

130΄΄ 21΄45΄΄ 1ч26΄59΄΄ 25ч22΄28΄΄ 127΄΄ 21΄06΄΄ 1ч24΄21΄΄ 24ч36΄25΄΄ 123΄΄ 20΄28΄΄ 1ч21΄54΄΄ 23ч53΄05΄΄ 119΄΄ 19΄53΄΄ 1ч19΄33΄΄ 23ч12΄02΄΄ 116΄΄ 19΄20΄΄ 1ч17΄20΄΄ 22ч33΄26΄΄

6 122΄΄ 20΄25΄΄ 1ч21΄37΄΄ 23ч48΄41΄΄ 119΄΄ 19΄48΄΄ 1ч19΄08΄΄ 23ч05΄26΄΄ 115΄΄ 19΄13΄΄ 1ч16΄50΄΄ 22ч24΄42΄΄ 112΄΄ 18΄40΄΄ 1ч14΄38΄΄ 21ч46΄19΄΄ 109΄΄ 18΄09΄΄ 1ч12΄34΄΄ 21ч07΄03΄΄

7 115΄΄ 19΄14΄΄ 1ч16΄55΄΄ 22ч25΄57΄΄ 112΄΄ 18΄39΄΄ 1ч14΄34΄΄ 21ч45΄09΄΄ 109΄΄ 18΄06΄΄ 1ч12΄24΄΄ 21ч06΄44΄΄ 105΄΄ 17΄35΄΄ 1ч10΄19΄΄ 20ч30΄32΄΄ 103΄΄ 17΄06΄΄ 1ч08΄22΄΄ 19ч56΄28΄΄

8 109΄΄ 18΄06΄΄ 1ч12΄24΄΄ 21ч07΄17΄΄ 105΄΄ 17΄33΄΄ 1ч10΄12΄΄ 20ч28΄59΄΄ 102΄΄ 17΄02΄΄ 1ч08΄10΄΄ 19ч52΄47΄΄ 99΄΄ 16΄33΄΄ 1ч06΄13΄΄ 19ч18΄40΄΄ 97΄΄ 16΄06΄΄ 1ч04΄22΄΄ 18ч40΄34΄΄

9 103΄΄ 17΄06΄΄ 1ч08΄25΄΄ 19ч57΄26΄΄ 100΄΄ 16΄35΄΄ 1ч06΄21΄΄ 19ч21΄13΄΄ 97΄΄ 16΄06΄΄ 1ч04΄24΄΄ 18ч48΄40΄΄ 94΄΄ 15΄38΄΄ 1ч02΄34΄΄ 18ч14΄51΄΄ 91΄΄ 15΄12΄΄ 1ч00΄50΄΄ 17ч44΄23΄΄

Т аб ли ца 2 (ок о нчани е ) 10 11 97΄΄ 92΄΄ 16΄09΄΄ 15΄17΄΄ 1ч04΄34΄΄ 1ч01΄10΄΄ 18ч50΄16΄΄ 17ч50΄20΄΄ 94΄΄ 89΄΄ 15΄39΄΄ 14΄50΄΄ 1ч02΄38΄΄ 59΄19΄΄ 18ч16΄05΄΄ 17ч17΄52΄΄ 91΄΄ 86΄΄ 15΄12΄΄ 14΄23΄΄ 1ч00΄47΄΄ 57΄34΄΄ 17ч43΄48΄΄ 16ч47΄24΄΄ 89΄΄ 84΄΄ 14΄46΄΄ 13΄59΄΄ 59΄04΄΄ 55΄56΄΄ 17ч13΄27΄΄ 16ч18΄35΄΄ 86΄΄ 82΄΄ 14΄21΄΄ 13΄35΄΄ 57΄25΄΄ 54΄22΄΄ 16ч44΄42΄΄ 15ч51΄22΄΄

9 Т аб ли ца 3

К расно зе м ы пе рви чны е не см ы ты е

2,60 – 2,60 2,65 2,65 2,65 2,65 2,70 2,65 2,70

2,55

2,60

2,65

2,60

2,50 2,65 2,70

2,60 2,65 2,70

2,65 2,70 2,75

2,70 2,70 2,75

2,65 2,75 2,80

С оло нцы

Буры е почвы и се розе м ы

2,40

и

К аш тановы е почвы

20-40 40-100 > 100

Ч е рнозе м ы ю ж ны е

0-20

Подзоли сты е се ры е ле сны е

Глуб и на, Ле г к и е см по чвы все х ти по в

3

Ч е рнозе м ы о б ы к нове нны е и ти пи чны е

Пло тно сть тве рдо й фазы разли чны х по чв, г /см

В е ли чи ны б рать по ти пу то й по чвы , в зо не к о торо й о ни зале г аю т

В ы чи сле ни е про це нтно г о со де рж ани я фрак ци й , взяты х пи пе тк о й , ве де тся по форм уле : X =

a × 1000 × 100 × K , г де b×c

Х –про це нтно е со де рж ани е фрак ци и м е ньш е к ак о г о -то нуж но г о нам разм е ра (напри м е р, <0,05 м м , < 0,01 м м и т. д.); а –м асса фрак ци и в г рам м ах; b –об ъ е м пи пе тк и в м и лли ли трах; с –наве ск а почвы , взятая для анали за; К –к оэффи ци е нт для пе ре сче та на сухую почву. Д анны е , по луче нны е при о пре де ле ни и г рануло м е три че ск и х фрак ци й , запи сы ваю т по фо рм е , к о то рая при ве де на в таб ли це 4. Массу фрак ци й о пре де ле нно г о разм е ра (0,05-0,01 м м ; 0,01-0,005 м м ; 0,005-0,001 м м и < 0,001 м м ) нахо дят путе м вы чи тани я и з м ассы (и ли про це нтно г о со де рж ани я) пре ды дущ е й фрак ци и м ассы (и ли про це нтно г о со де рж ани я) по сле дую щ е й . В е ли чи ну фрак ци и 0,25-0,05 м м по лучаю т по разно сти м е ж ду 100 и сум м о й все х фрак ци й , вы раж е нны х в про це нтах. Ок о нчате льны е запи си г рануло м е три че ск о г о со става почв про и зво дят по форм е , при ве де нно й в таб ли це 5 МИ К РОАГРЕГАТ НЫ Й С ОС Т АВ ПОЧ В В те о ре ти че ск и х и прак ти че ск и х це лях не о б хо ди м о б ы вае т вы ясни ть, в к ак о й м е ре Э ПЧ со е ди не ны в м и к ро аг ре г аты и наск о льк о водо сто й к и эти м и к ро аг ре г аты . Х арак те ри зуя м и к ро струк туру, м о ж но дать о це нк у и м ак ро струк туры . Д ля это г о о пре де ляю т м и к ро аг ре г атны й со став по чвы , т.е . о тно си те льное со де рж ани е во до сто й к и х струк турны х о тде льно сте й разм е ро м м е льче 0,25 м м . Ми к ро аг ре г атны й анали з ре к о м е ндуе тся про води ть

10

для пахо тны х и по дпахотны х г ори зо нто в паралле льно с г рануло м е три че ск и м , что б ы по то м по ре зультатам эти х анали зо в о це ни вать о струк туре нно сть и распы ле нно сть тве рдо й фазы по чв и суди ть о по те нци ально й спо со б но сти по чв к о струк тури вани ю . Т аб ли ца 4

Масса б ю к са с фрак ци е й Масса фрак ци и Ф рак ци я, %

№ и м асса пустог о б ю к са

< 0,001 м м

Ф рак ци я, %

Масса фрак ци и

Масса б ю к са с фрак ци е й

№ и м асса пустог о б ю к са

< 0,005 м м

Масса фрак ци и Ф рак ци я, %

< 0,01 м м Масса б ю к са с фрак ци е й

< 0,05 м м

№ и м асса пустог о б ю к са

Ф рак ци я, %

Масса фрак ци и

Масса б ю к са с фрак ци е й

№ и м асса пустог о б ю к са

1-0,25 м м

№ и м асса пустог о б ю к са Масса б ю к са с фрак ци е й Масса фрак ци и Ф рак ци я, %

Опре де ле ни е г рануло м е три че ск и х фрак ци й , г

Т аб ли ца 5 Ф о рм а запи си при о пре де ле ни и г ранулом е три че ск о г о со става почв м е то до м пи пе тк и

Бо льш е 0,01 м м

Ме ньш е 0,01 м м

Ме ньш е 0,001 м м

0,005-0,001 м м

0,01-0,005 м м

0,05-0,01 м м

К о ли че ство фрак ци й (% к сух. н.)

0,25-0,05 м м

Глуб и на, Ги г ро см ск о пи че ск ая влаг а, %

1-0,25 м м

Названи е по чвы

При о пре де ле ни и м и к ро аг ре г атно г о со става по чвы важ но е значе ни е при о б ре таю т спо со б ы по дг ото вк и е е к анали зу, о сновно й це лью к о торы х являе тся устране ни е сущ е ствую щ и х связе й м е ж ду м и к ро аг ре г атам и в м ак ро аг ре г атах. Об ы чно это до сти г ае тся про до лж и те льны м нам ачи вани е м по чвы в во де б е з до б авле ни я ди спе рг и рую щ и х ве щ е ств и после дую щ и м м е хани че ск и м взб алты вани е м суспе нзи и . В насто ящ е е вре м я часто при м е няе тся спо со б по дг ото вк и почвы к анали зу, пре дло ж е нны й Н.А. К ачи нск и м (1958). Х о д о пре де ле ни я. 10-30 г почвы , про пущ е нно й че ре з си то 1 м м , по м е щ аю т в к о лб у (б уты лк у) о б ъ е м о м в 500 м л. В к о лб у зали ваю т 250 м л ди сти лли ро ванно й во ды и о ставляю т на 24 часа. По сле это г о зак упоре нны е

11

проб к ам и к о лб ы по м е щ аю тся на м е ш алк у и встряхи ваю тся в те че ни е двух часо в с и нте нси вно стью 200 то лчк о в в м и нуту. По о к о нчани и взб алты вани я со де рж и м о е к о лб ы пе ре носят в ци ли ндр че ре з си то 0,25 м м . Почву на си те про м ы ваю т водо й , соб и раю т и учи ты ваю т. В ци ли ндр до ли ваю т до м е тк и ди сти лли рованную во ду и пи пе тк о й б е рут про б ы . Опе раци и по взяти ю про б суспе нзи и , дальне й ш е й и х о б раб отк е , расче т фрак ци й и о форм ле ни е ре зультатов про во дят так ж е , к ак и при г рануло м е три че ск о м анали зе . С ле дуе т и м е ть в ви ду, что в ре зультате м и к ро аг ре г атно г о анали за почва б ы вае т не ск о льк о пе ре утяж е ле на, так к ак ск о ро сти паде ни я в во де м и к ро аг ре г атов разли чно г о разм е ра при ни м аю т в со о тве тстви и с зак о но м С то к са так и м и ж е , к ак и для Э ПЧ . На сам ом ж е де ле м и к роаг ре г аты , о б ладая не к ото ро й пори сто стью , падаю т в воде м е дле нне е , че м Э ПЧ со отве тствую щ е г о разм е ра. С .В . Астапо в (1958) пре дло ж и л вводи ть в форм улу С то к са при расче те ре зультато в м и к ро аг ре г атно г о анали за по право чны й к о эффи ци е нт (0,13 вм е сто 2/9 = 0,22). Однак о в суспе нзи и о дно вре м е нно нахо дятся вм е сте с м и к ро аг ре г атам и и Э ПЧ в не и зве стны х со о тно ш е ни ях, поэто м у вве де ни е по правк и не впо лне прави льно . У чи ты вая это , Н.А. К ачи нск и й (1958) ре к о м е ндовал и при м и к ро аг ре г атно м анали зе при м е нять форм улу Сток са в не и зм е нно м ви де . У Д ЕЛЬНАЯ ПОВ ЕРХ НОС Т Ь ПОЧ В Ы По ве рхно сть части ц являе тся важ но й г е о м е три че ск о й и фи зи че ск о й харак те ри сти к о й почвы . С ве ли чи но й по ве рхно сти части ц связаны явле ни я по г лощ е ни я м и не ральны х зо льны х ве щ е ств, паров и г азов, пе ре дви ж е ни е в по чве во ды и во здуха и ряд друг и х е е фи зи че ск и х и те хно ло г и че ск и х сво й ств. У де льная по ве рхно сть почвы пре дставляе т со б о й сум м арную по ве рхно сть все х части ц, о тне се нную к 1 г и ли 1 см 3. В ы раж ае тся в к вадратны х м е трах на 1 г и ли 1 см 3 по чвы . В ы де ляю т о б щ ую , вне ш ню ю и внутре нню ю по ве рхно сти . В не ш няя по ве рхно сть о пре де ляе тся ди спе рсно стью тве рды х части ц почвы , внутре нняя –о со б е нно стям и стро е ни я части ц (нали чи е м тупи к о вы х м и к ро тре щ и н и по р внутри части ц). Об щ ая уде льная по ве рхность пре дставляе т со б о й сум м у вне ш не й и внутре нне й уде льны х пове рхно сте й . Ее ве ли чи на и зм е няе тся в пре де лах от не ск о льк и х е ди ни ц (г руб ы е пе ск и ) до 150-170 м 2/г (г ли ни сты е г ум уси ро ванны е по чвы ). Пре дло ж е но м но г о м е тодо в и зм е ре ни я уде льны х пове рхно сте й ди спе рсны х си сте м : г е о м е три че ск и й , ви зуальны й м и к ро ск о пи че ск и й , адсо рб ци о нно -стати че ск и е . По сле дни е м е то ды о сно ваны на зави си м о сти м е ж ду уде льно й по ве рхно стью и к о ли че ство м во дяно г о пара, к о торо е м о ж е т б ы ть адсорб и ро вано почво й и з во здуха, и м е ю щ е г о о пре де ле нную о тно си те льную влаж но сть. В насто ящ е е вре м я для о пре де ле ни я о б щ е й уде льно й по ве рхно сти по чвы ш и ро к о и спо льзуе тся м е то д К ути ле к а, являю щ е г о ся одни м и з вари антов адсорб ци о нно г о м е то да. В о сно ве это г о м е тода ле ж и т до пущ е ни е , что м о но м о ле к улярны й сло й воды сорб и руе тся по чве нны м и

12

части цам и при о тно си те льно й влаж но сти во здуха 20 %. Т ак ая влаж но сть со здае тся над насы щ е нны м растворо м С Н 3С ООК и ли над 58 %ны м раство ром се рно й к и сло ты (488,4 м л к о нце нтри ро ванно й к и слоты до водят во до й до 1 л). Х о д о пре де ле ни я. На анали ти че ск и х ве сах о тве ш и ваю т во взве ш е нны х б ю к сах по 2-5 г во здуш но -сухо й почвы , про пущ е нно й че ре з си то 1 м м . В ы де рж и ваю т наве ск и в о тк ры ты х б ю к сах в те рм о стате при 105 0С до по стоянно й м ассы (пе рвая суш к а до лж на б ы ть не м е не е 2 ч). Наве ск и сухо й по чвы в отк ры ты х б ю к сах по м е щ аю т в эк си к ато р, в к ото ро м со здана о тно си те льная влаж но сть во здуха 20 %. Э к си к атор ставят в те м но е м е сто и и зо ли рую т о т ре зк и й к о ле б ани й те м пе ратуры (для уск оре ни я раб оты ж е лате льно по льзоваться вак уум –эк си к аторо м с разряж е ни е м до 100-150 м м рт. ст. и ли 13-20 к Па). Пе ри о ди че ск и , раз в не ск о льк о дне й , взве ш и ваю т б ю к сы , запи сы вая дату. Проб ы вы де рж и ваю т в эк си к ато ре до те х по р, пок а м асса об разца прак ти че ск и пе ре стане т уве ли чи ваться (к о ле б ани я м ассы в пре де лах ± 0,0005 г ). Рассчи ты ваю т о б щ ую уде льную пове рхно сть почвы (S0) в м 2/г по форм уле : S0 = Wm × 36,14, г де Wm –влаж но сть м о но сло я почвы , % о т м ассы . З апи си по луче нны х данны х про и зво дят по форм е , при ве де нно й в таб ли це 6. Т аб ли ца 6

Об щ ая уде льная пове рхность, м 2/г

В лаж ность м онослоя по чвы , %

сухо й Масса почвы , г

в Масса воды об разце , г

Масса б ю к са с почвой при насы щ е ни и , г

Масса б ю к са с сухой почво й , г

Масса б ю к са с в/с почвой , г

№ и м асса пустог о б ю к са, г

По чва

Опре де ле ни е о б щ е й уде льно й по ве рхно сти почвы

С Т РУ К Т У РНЫ Й АНАЛИ З ПОЧ В Ы ПО МЕТ ОД У Н.И . С АВ В И НОВ А С трук турно стью почвы назы ваю т сво й ство е е распадаться на разли чны е по ве ли чи не и форм е отде льно сти , со сто ящ и е и з Э ПЧ , ск ре пле нны е м е ж ду соб о й г ум усо вы м и ве щ е ствам и и и ло ваты м и части цам и . З адаче й струк турно г о анали за почвы являе тся вы де ле ни е и з не е в во здуш но -сухо м со сто яни и струк турны х о тде льно сте й (к о м к о в) ди ам е тро м б о ле е 0,25 м м с к о ли че стве нны м по дразде ле ни е м по сле дни х на фрак ци и в пре де лах о т 10 до 0,25 м м .

13

И з об щ е го к о ли че ства вы де ле нны х струк турны х к о м к о в о пре де ляю т к о ли че ство водо про чны х к о м к ов, т.е . так и х, к о торы е не разруш аю тся при де й стви и на ни х во ды . Х о д анали за. Д ля со ставле ни я сре дне й наве ск и сле дуе т б рать во зм о ж но б о льш ую про б у е сте стве нно й по чвы (до 2,5 к г ). Т ак ая проб а г аранти руе т о т м но г и х по г ре ш но сте й , не и зб е ж ны х при со ставле ни и сре дне й наве ск и и з о б разцо в почвы м е ньш е й м ассы . В зятую про б у почвы дово дят до во здуш но -сухо г о со сто яни я, при че м г лы б ы с ди ам е тро м к рупне е 2 см разлам ы ваю т пальцам и по спай но сти на о тде льно сти ве ли чи но й до 1 см . При ве де нную в во здуш но -сухо е состо яни е про б у по чвы взве ш и ваю т и о сторо ж но про се и ваю т че ре з си та с о тве рсти ям и 10 –5 –3 –2 –1 –0,5 и 0,25 м м , сло ж е нны е в о дну к о ло нк у и снаб ж е нны е по ддо но м с к ры ш к о й . При про се и вани и сре дню ю про б у почвы не всю сразу пе ре но сят на ве рхне е си то , а частям и , при м е рно по 100-200 г , с так и м расче то м , что б ы по чва по к ры вала дно си та то нк и м сло е м . Т ак ая то лщ и на сло я по чвы пре дохраняе т к о м к и от расти рани я при про се и вани и . По сле про се и вани я о ставш и е ся на си тах к о м о чк и и струк турны е о тде льно сти м е ньш е 0,25 м м и з по ддо на по сле довате льно с к аж до г о си та пе ре но сят в заране е взве ш е нную фарфоро вую и ли алю м и ни е вую чаш е чк у, взве ш и ваю т на те хни че ск и х ве сах и по м е щ аю т в к оро б к и и ли на ли сты пло тно й б ум аг и , про нум е ро ванны е соо тве тстве нно ди ам е тру о тве рсти й си т, зате м вы чи сляю т про це нт к аж до й фрак ци и к о взято й про б е почвы . Д ля о пре де ле ни я водо прочны х струк турны х отде льно сте й и з о тсе янны х к о м к о в составляю т наве ск у по чвы , в к о торую входят м ассо вы е до ли все х вы де ле нны х просе и вани е м фрак ци й , к ро м е фрак ци и м е ньш е 0,25 м м , про порци о нально про це нтно м у со де рж ани ю к аж до й фрак ци и . Д ля это г о к аж дая фрак ци я б е ре тся в к о ли че стве , равно м в г рам м ах по ло ви не про це нтно г о со де рж ани я е е в по чве . С о ставле нную так и м об разо м сре дню ю про б у по м е щ аю т в ли тро вы й ци ли ндр и зам ачи ваю т в воде . В о ду в ци ли ндр при ли ваю т в так о м к о ли че стве , что б ы взятая про б а по чвы нахо ди лась в со стояни и по лно й влаг о е м к о сти . В о ду сле дуе т при ли вать по сте нк е ци ли ндра. Э то не об хо ди м о для по сте пе нно г о см ачи вани я по чвы сни зу с це лью вы те сне ни я и з не е во здуха. Разм ачи вани е до лж но про до лж аться 10 м и н. По сле разм ачи вани я ци ли ндр до ве рху нали ваю т во до й , зак ры ваю т проб к о й , пе ре во рачи ваю т вве рх дно м и де рж ат в так о м по ло ж е ни и не ск о льк о се к унд, пок а все к о м к и не б удут вни зу, зате м ци ли ндр пе ре ворачи ваю т о б ратно и о пять ж дут, пок а к о м очк и не до сти г нут дна. Т ак по вто ряю т 10 раз. По сле ци ли ндр в зак ры том ви де б ы стро о прок и ды ваю т над наб оро м си т (об ы чно 3 –2 –1 –0,5 –0,25 м м б е з по ддо на), нахо дящ и хся в воде в ш и ро к о й ци ли ндри че ск о й ванне , и по г руж аю т г орлы ш к ом в во ду, уро ве нь к оторо й до лж е н б ы ть не м е не е 5-6 см вы ш е б орта ве рхне г о си та. Бы стро вы ни м аю т про б к у, и м асса к о м к о в, прохо дя ве сь сло й во ды в ци ли ндре , по падае т на ве рхне е си то . Плавны м дви ж е ни е м ци ли ндра, г орлы ш к о к о торо г о до лж но б ы ть в во де (сле дя, что б ы в не г о не по пал во здух),

14

по чву распре де ляю т на пове рхно сти си та и , к о г да все отде льно сти к рупне е 0,25 м м упадут на си то (это че ре з о дну м и нуту), ци ли ндр зак ры ваю т по д во до й ладо нью рук и и ли проб к о й , вы ни м аю т и з во ды и ставят ве рти к ально проб к о й вве рх, а зате м о сво б о ж даю т о т суспе нзи и . Д ля о пре де ле ни я во до про чны х к о м к о в по чвы при ступаю т к про се и вани ю е е . Про се и ваю т по чву про сты м встряхи вани е м наб ора си т, не вы ни м ая и х и з во ды . Подни м аю т наб ор си т на 5-6 см в воде , не о б наж ая к о м к ов, о ставш и хся на ве рхне м си те , и б ы стры м дви ж е ни е м о пуск аю т вни з на 3-4 см . В это м по ло ж е ни и ж дут 2-3 се к , зате м о пять м е дле нно по дни м аю т наб ор си т на 3-4 см и б ы стро о пуск аю т на ту ж е г луб и ну. Т ак по вто ряю т 10 раз, зате м сни м аю т ве рхни е си та с отве рсти ям и к рупне е 1 м м , а о стальны е (разм е ро м 1 –0,5 - 0,25 м м ) встряхи ваю т е щ е 5 раз и вы ни м аю т и з во ды . Оставш и е ся на си тах водо прочны е аг ре г аты поо че ре дно с к аж до г о см ы ваю т в б о льш ую чаш к у, и зли ш ню ю во ду сли ваю т, к о м к и зате м см ы ваю т во взве ш е нны е стак анчи к и , вы суш и ваю т до во здуш но -сухо г о состо яни я и взве ш и ваю т. У ве ли че нны е в два раза значе ни я м ассы фрак ци й б удут чи сле нно равны про це нтно м у со де рж ани ю соо тве тствую щ и х во до про чны х аг ре г ато в. Ре зультаты сухо г о и м о к ро г о просе и вани я по чвы запи сы ваю т по форм е , при ве де нно й в таб ли цах7,8. Т аб ли ца 7 Ре зультаты сухо г о про се и вани я б о льш е 10

10-5

Д и ам е тр фрак ци й , м м 5-3 3-2 2-1 1-0,5

0,50,25

м е ньш е 0,25

Масса фрак ци й , г Ф рак ци я, % ОПРЕД ЕЛЕНИ Е В ОД ОПРОЧ НОС Т И ПОЧ В ЕННЫ Х АГРЕГАТ ОВ МЕТ ОД ОМ П.И . АНД РИ АНОВ А В МОД И Ф И К АЦ И И Н.А. К АЧ И НС К ОГО Ме то д о сно ванна уче те к о ли че ства распавш и хся по чве нны х аг ре г ато в в во де в о пре де ле нны е и нте рвалы вре м е ни . Аг ре г аты , ото б ранны е и з о пре де ле нно й фрак ци и , по м е щ аю т на по ри стую по дставк у, к апи ллярно увлаж няю т, пото м зато пляю т водо й и в те че ни е 10 м и нут с и нте рвало м в 1 м и нуту подсчи ты ваю т чи сло аг ре г ато в, сове рш е нно распавш и хся.

15

Т аб ли ца 8 Ре зультаты м ок ро г о про се и вани я б о льш е 3

3-2

Д и ам е тр фрак ци й , м м 2-1 1-0,5 0,5-0,25

м е ньш е 0,25

№ и м асса пусто г о б ю к са, г Масса б ю к са с фрак ци е й , г Масса фрак ци и , г % фрак ци и Х о д о пре де ле ни я. Об разе ц и ссле дуе м о й по чвы в во здуш но -сухо м со стояни и про се и ваю т на си тах для разде ле ни я на фрак ци и по к рупно сти . 50 аг ре г ато в, ото б ранны х и з к ак о й -ли б о фрак ци и (о б ы чно 3-5 и ли 2-3 м м ), прави льны м и рядам и (для удо б ства по дсче та) по м е щ аю т на пре двари те льно расче рче нную на не б о льш и е к вадрати к и фи льтровальную б ум аг у, по ло ж е нную на подставк у (напри м е р, пе ре ве рнутое си то ) так , что б ы к рая е е све ш и вали сь. Ч то б ы б ум аг а не б уг ри лась при увлаж не ни и , е е при ж и м аю т г рузи к ам и (м е талли че ск и м к о льцо м , г и рьк ам и , сте к лянны м и пало чк ам и и т.п.). Подставк у устанавли ваю т в к ри сталли затор, на дно к о то ро г о нали ваю т во ду сначала в не б о льш о м к о ли че стве , что б ы ли ш ь см очи ть б ум аг у. Аг ре г аты насы щ аю т к апи ллярно в те че ни е 3 м и нут. З ате м до ли ваю т воду, что б ы уро ве нь е е б ы л при б ли зи те льно на 0,5 см вы ш е аг ре г ато в. И спо льзую т во ду к о м натно й те м пе ратуры . К аж дую м и нуту по дсчи ты ваю т чи сло аг ре г ато в, со ве рш е нно распавш и хся. Д ля удо б ства по дсче тов расплы вш и хся аг ре г ато в в раб о че й те тради де лаю т так ую ж е се тк у, к ак и на фи льтро вально й б ум аг е , и в к ле тк ах отм е чаю т вре м я расплы вани я аг ре г ата соо тве тствую щ е г о но м е ра. Об щ и й срок наб лю де ни й 10 м и нут. При по сле дне м о тсче те , то е сть в де сятую м и нуту наб лю де ни я, учи ты ваю т (разде льно ) к о ли че ство по лно стью распавш и хся и части чно распавш и хся аг ре г ато в. З а о б щ е е чи сло аг ре г ато в, распавш и хся в по сле дню ю м и нуту наб лю де ни я, при ни м аю т сум м у со все м распавш и хся и по ло ви ну к о ли че ства аг ре г ато в, затро нуты х распадо м . Д ля сум м арно й о це нк и во до усто й чи во сти по чвы пре дло ж е но ум но ж ать к о ли че ство аг ре г ато в, распадаю щ и хся в разно е вре м я и не распавш и хся за 10 м и нут, на по право чны й к оэффи ци е нт, те м б о льш и й , че м до льш е сохранялась данная г руппа аг ре г ато в (см . таб л. 9). Д але е рассчи ты ваю т по к азате ль во до про чно сти в про це нтах (К ) по форм уле

16 K=

a × k1 + b × k 2 + ⋅ ⋅ ⋅ + n × kn , г де A

а, в, n –к о ли че ство аг ре г ато в, распавш и хся в м и нуту; k1, k2, kn –по правочны й к оэффи ци е нт; A –об щ е е к о ли че ство аг ре г ато в, взяты хдля анали за. По к азате ль водо прочно сти аг ре г ато в разны х ти по в по чв варьи руе т в пре де лах о т 5 до 100 %. В таб ли це 9 при во дятся данны е о ди нам и к е разруш е ни я 50 аг ре г атов, о тоб ранны х и з пахо тны х г о ри зо нтов де рно во -подзо ли сто й суг ли ни сто й по чвы (о б разе ц № 1) и че рно зе м а ти пи чно г о суг ли ни сто г о (о б разе ц № 2). ОПРЕД ЕЛЕНИ Е ПЛОТ НОС Т И Т В ЕРД ОЙ Ф АЗ Ы ПОЧ В Ы Пло тно стью тве рдо й фазы по чвы назы вае тся м асса в г рам м ах 1 см 3 тве рды х части ц сухо й почвы . Э то т пок азате ль зави си т от к о ли че ства орг ани че ск и х ве щ е ств и м и не рало г и че ск о г о со става по чвы . Пло тно сть тве рдо й фазы о пре де ляю т на о б разце по чвы с наруш е нно й струк туро й , т.е . расте рто й в поро ш ок , пи к но м е три че ск и м спо со б о м , путе м о пре де ле ни я о б ъ е м а к ак о й -ли б о наве ск и по чвы при вы те сне ни и е ю во ды . В к аче стве пи к но м е тра о б ы чно упо тре б ляю т м е рную к о лб у на 100 м л. Х о д анали за. На анали ти че ск и х ве сах б е рут 10 г во здуш но -сухо й почвы в не б о льш ую фарфоровую чаш к у. Одно вре м е нно в о тде льно й наве ск е о пре де ляю т г и г ро ск о пи че ск ую во ду. З ате м пи к но м е тр на 100 м л напо лняю т точно до м е тк и ди сти лли рованно й во до й и взве ш и ваю т на анали ти че ск и х ве сах. Ре к о м е ндуе тся запи сать те м пе ратуру, при к оторо й про води ло сь пе рво е взве ш и вани е пи к но м е тра. По сле взве ш и вани я и з пи к но м е тра вы ли ваю т воду, о б суш и ваю т внутре нню ю часть г о рлы ш к а фи льтро вально й б ум аг о й и , встави в в е г о г орлы ш к о воро нк у, о сторо ж но пе ре но сят взятую наве ск у по чвы в пи к но м е тр. С м ы ваю т при ставш и е к во ро нк е и чаш к е тве рды е части цы по чвы ди сти лли рованно й во до й в пи к но м е тр при м е рно до по лови ны е г о о б ъ е м а и к и пятят 30 м и н, не до пуск ая разб ры зг и вани я. По сле к и пяче ни я пи к но м е тр о хлаж даю т до пе рво начально й те м пе ратуры , до ли ваю т во до й до м е тк и и взве ш и ваю т втори чно . В ы чи сле ни е плотно сти тве рдо й фазы про во дят по фо рм уле : d = B : (A + B –C), г де d –плотно сть тве рдо й фазы почвы ; В –наве ск а сухо й по чвы ; А –м асса пи к но м е тра с водо й ; С –м асса пи к но м е тра с во до й и по чво й . Д анны е по луче нны е при о пре де ле ни и пло тно сти тве рдо й фазы почвы , запи сы ваю т по фо рм е , при ве де нно й в таб ли це 10.

17

Т аб ли ца 9 Д и нам и к а разруш е ни я аг ре г ато в при разм о к ани и и расче т по к азате ля во до про чно сти В ре м я По праПо чва № 1 По чва № 2 о тсче во чк о ли че ство по к азате ль к о ли че ство по к азате ль та, ны й распавводо про чно распавводо про чно м и н к о эфш и хся аг - сти , % (расче т ш и хся аг сти , %, (расфи ци ре г атов ни ж е К *) ре г атов че т ни ж е К **) е нт 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Не распали сь

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 100

К *=

К ** =

15 1 0 4 0 6 8 2 3 11 0

50,6 %

0 2 0 0 1 0 3 0 0 4 40

93 %

5 × 15 + 15 × 1 + 35 × 4 + 55 × 6 + 65 × 8 + 75 × 2 + 85 × 3 + 95 × 11 2530 = = 50,6% 50 50

2 × 15 + 1 × 45 + 3 × 65 + 4 × 95 + 40 × 100 4650 = = 93% 50 50

Т аб ли ца 10 Опре де ле ни е пло тно сти тве рдо й фазы почвы По чва

Масса в/с наве ск и , г

Масса суМасса Масса Пло тно сть хо й наве с- пи к но м е т- пи к но м е ттве рдо й ки,г ра с во до й , ра с водо й фазы , г /см 3 г и по чво й , г

ОПРЕД ЕЛЕНИ Е ПЛОТ НОС Т И ПОЧ В Ы Пло тно стью по чвы назы вае тся м асса в г рам м ах 1 см 3 сухо й почвы в не наруш е нно м сло ж е ни и . По чва, являясь пори сты м те ло м , все г да со де рж и т не к оторо е к о ли че ство к рупны х и м е лк и х пор м е ж ду тве рды м и части цам и , заняты х во до й и во здухо м . Если при о пре де ле ни и пло тно сти тве рдо й фазы узнаю т м ассу 1

18

см 3 тве рды х части ц, то при о пре де ле ни и пло тно сти нуж но 3 узнать м ассу 1 см по чвы в при родно м сло ж е ни и со все м и порам и в не й . По это м у пло тно сть не о б хо ди м о о пре де лять в о б разцах с не наруш е нны м сло ж е ни е м . Пло тно сть почвы зави си т от г рануло м е три че ск о г о со става, к о ли че ства орг ани че ск о г о ве щ е ства и харак те ра струк туры . Пе счаны е почвы , со де рж ащ и е м ало г ум уса, с плохо вы раж е нно й струк туро й , и м е ю т плотно сть все г да б о льш е , че м по чвы г ли ни сты е с б о льш и м соде рж ани е м г ум уса и хоро ш о вы раж е нно й к о м к овато й и ли зе рни сто й струк туро й . Пахо тны е г о ри зо нты , и м е ю щ и е всле дстви е об раб отк и б о ле е ры хло е сло ж е ни е , харак те ри зую тся м е ньш е й пло тно стью по сравне ни ю с ни ж ни м и г о ри зо нтам и , и м е ю щ и м и б о ле е пло тно е сло ж е ни е . Ме то д ре ж ущ е г о к о льца Э то т м е тод при м е няю т для взяти я проб на пло тно сть и з м о но ли то в связанны х почв. Проб ы б е рут стальны м к о льцо м ди ам е тро м 50-70 м м и вы со то й 20-30 м м при то лщ и не сте нок 1,5-2 м м . Ни ж ни й о б ре з к о льца с вне ш не й сторо ны заточе н. Д ля взяти я про б ы к о льцо ставят на по ве рхность м о но ли та. С ле г к а наж и м ая на к о льцо ле во й рук о й , но ж ом вы ре заю т сто лб и к по чвы по вне ш не м у ди ам е тру к о льца. При это м к о льцо по сте пе нно насаж и ваю т на этот сто лб и к по м е ре е г о фо рм и ро вани я. В ы ре зк у сто лб и к а по чвы и насаж и вани е на не г о к о льца про до лж аю т до те х по р, пок а сто лб и к не вы ступи т на не ск о льк о м и лли м е тров над ве рхни м об ре зо м к о льца. По сле это г о сто лб и к в к о льце о тде ляю т от м о но ли та по дре зк о й . При по дре зк е не об хо ди м о о стави ть не к ото ры й и зб ы то к почвы сни зу к о льца. З ате м вы ступаю щ ую и з к о льца све рху и сни зу по чву сре заю т но ж о м , по чву и з к о льца и звле к аю т на б ум аг у, а зате м пе ре но сят в алю м и ни е вы е б ю к сы для вы суш и вани я и взве ш и вани я. Пло тность о пре де ляю т де ле ни е м м ассы сухо й почвы на о б ъ е м к о льца. Д ля о пре де ле ни я пло тно сти по чв в насто ящ е е вре м я ш и ро к о и спо льзую тся при б о ры по ле во й лаб оратори и Ли тви но ва. В наб о ре при б о ро в по ле во й лаб о рато ри и Ли тви нова для опре де ле ни я фи зи че ск и х и во дно фи зи че ск и х сво й ств почв и г рунто в и м е ю тся ре ж ущ и е к о льца и ци ли ндры о б ъ е м о м 50 см 3. Ре ж ущ и е к о льца снаб ж е ны съ е м ны м и к ры ш к ам и . К аж ды й и з эти х при б оро в снаб ж е н м е талли че ск и м и : о порно й пло щ адк о й , направляю щ е й втулк о й , порш не м для по г руж е ни я к о льца и ли ци ли ндра в по чву и спе ци альны м и ры чаг ам и с зак ре пляю щ и м и х б уром , при по м о щ и к о торы х ле г к о б рать про б ы си льно уплотне нны х по чво г рунтов. З апи си по луче нны х данны х про и зво дят по форм е , при ве де нно й в таб ли це 11. ОПРЕД ЕЛЕНИ Е МАК С И МАЛЬНОЙ ГИ ГРОС К ОПИ Ч НОС Т И ПОЧ В Ы МЕТ ОД ОМ А.В . НИ К ОЛАЕВ А Д ля о пре де ле ни я м ак си м ально й г и г роск о пи чно сти наве ск у во здуш но сухо й по чвы м ассо й при б ли зи те льно 10 г , взятую и з об разца по чвы , про се янно й че ре з 1 - м и лли м е трово е си то , по м е щ аю т в сте к лянны е б ю к сы ди а-

19

3

Плотность, г /см

100 100 + W

Масса сухой почвы в о б ъ е м е ци ли ндра, г

К =

Масса влаж ной по чвы в о б ъ е м е ци ли ндра, г

влаж Есте стве нная но сть, W %

Масса сухой почвы , г

Масса воды в об разце , г

Масса б ю к са с сухой по чво й , г

Масса б ю к са с влаж ной по чво й , г

№ и м асса пусто г о б ю к са, г

По чва, г луб и на об разца, см

м е тро м 5 см и вы сото й 3 см . При г ото вле нны е наве ск и по чвы и з к аж до г о г ори зо нта (с дво й но й повторностью ) устанавли ваю т в эк си к аторе с насы щ е нны м растворо м се рно к и сло г о к али я. Т аб ли ца 11 Опре де ле ни е пло тно сти почвы

Д ля по луче ни я 100 м л так о г о раствора тре б уе тся 11-15 г се рнок и сло г о к али я. Раствор с тве рды м и к ри сталлам и со ли , находящ и й ся в ни ж не й части эк си к ато ра, со здае т о тно си те льную влаж но сть в эк си к ато ре , б ли зк ую к 100 % (96-98 %). Э к си к атор плотно зак ры ваю т к ры ш к о й , ш ли фо ванны е пло ск о сти к о торо й см азы ваю т вазе ли но м , и ставят в те м но е м е сто с во зм о ж но м е ньш и м и к о ле б ани ям и те м пе ратуры . Д ня че ре з три б ю к сы вы ни м аю т, зак ры ваю т к ры ш к ам и и взве ш и ваю т. К о нтро льны е взве ш и вани я прово дят че ре з к аж ды е 2-3 дня, по к а разно сть м е ж ду пре ды дущ и м и и по сле дую щ и м взве ш и вани ям и б уде т не б о ле е ты сячны х до ле й г рам м а. По сле дни й ве с при ни м аю т за ок о нчате льны й . К о ли че ство по г ло щ е нно й во ды о пре де ляю т вы суш и вани е м о б разцо в при те м пе ратуре 105 0 С до по сто янно г о ве са и вы раж аю т в про це нтах к м ассе сухо й почвы . З апи си по луче нны х данны х про и зво дят по форм е , при ве де нно й в таб ли це 12. Т аб ли ца 12 Опре де ле ни е м ак си м ально й г и г ро влаг и по чвы По чва

№ и м асса пусто г о б ю к са, г

Масса в/с по чвы , г

Масса Масса Масса Масса б ю к са с б ю к са с воды в сухо й по чво й сухо й о б разце , по чвы , при на- по чво й , г г сы щ е г ни и , г

МГ, %

ОПРЕД ЕЛЕНИ Е МАК С И МАЛЬНОЙ МОЛЕК У ЛЯ РНОЙ В ЛАГОЕМК ОС Т И ПОЧ В Ы ПО МЕТ ОД У А.Ф . ЛЕБЕД ЕВ А Наи б о льш е е к о ли че ство пле ночно й влаг и , к оторо е м о ж е т б ы ть уде рж ано по чво й си лам и м о ле к улярно г о при тяж е ни я, б ы ло названо А.Ф . Ле б е -

20

де вы м м ак си м ально й м о ле к улярно й влаг о е м к о стью по чвы . В е ли чи ну м ак си м ально й м о ле к улярно й влаг о е м к ости А.Ф . Ле б е де в счи тал со о тве тствую щ е й влаж но сти завядани я расте ни й . При нци п м е то да А.Ф . Ле б е де ва о снован на то м , что и зли ш е к во ды све рх м ак си м ально й м о ле к улярно й влаг о е м к о сти удаляю т взаи м о де й стви е м к апи ллярны х и м о ле к улярны х си л м е ж ду по чво й и фи льтровально й б ум аг о й . Д ля о пре де ле ни я м ак си м ально й м о ле к улярно й влаг о е м к о сти по чву просе и ваю т че ре з си то с о тве рсти ям и 0,5 м м . И з про се янно й по чвы б е рут сре дню ю про б у при м е рно 15-20 г в фарфоро вую чаш к у ди ам е тро м 6-7 см . В это й чаш к е почву см ачи ваю т до со сто яни я по лно г о увлаж не ни я и тщ ате льно пе ре м е ш и ваю т ш пате ле м . З ате м б е рут ли сток фи льтро вально й б ум аг и и све рху на не г о к ладут м е талли че ск ую пласти нк у то лщ и но й 2 м м для г ли н и суг ли нк о в и ли 1 м м для супе се й и пе ск ов с к руг лы м о тве рсти е м по се ре ди не ди ам е тро м ок о ло 5 см . Пе ре увлаж не нную почву пе ре но сят ш пате ле м в отве рсти е пласти нк и на ли сти к фи льтро вально й б ум аг и и разравни ваю т так , что б ы почво й б ы ло запо лне но все о тве рсти е на пласти нк е . З ате м пласти нк у уб и раю т, и на ли сти к е остае тся к руж о к почвы так о г о ж е ди ам е тра и то лщ и ны , к ак отве рсти е пласти нк и . Э то т к руж о к пок ры ваю т све рху одни м ли сти к о м фи льтровально й б ум аг и и зате м почву (вм е сте с подсти лаю щ и м и по к ры ваю щ и м ли сти к ам и фи льтровально й б ум аг и ) по м е щ аю т м е ж ду 20 ли сти к ам и фи льтро вально й б ум аг и с к аж до й сторо ны . Ли сты фи льтровально й б ум аг и наре заю т по разм е ру де ре вянны х про к ладо к толщ и но й ок о ло 10 м м , м е ж ду к о то ры м и заж и м аю т ли сты фи льтро вально й б ум аг и с по м е щ е нно й м е ж ду ни м и по чво й . Д е ре вянны е прок ладк и до лж ны и м е ть паралле льны е пло ск о сти . З аг о тови в так и м об разо м 5-6 о б разцо в по чвы , и х по м е щ аю т под пре сс и сж и м аю т под давле ни е м 66 к г на 1 см 2. Д авле ни е , пок азы вае м о е в это вре м я м ано м е тро м пре сса (Н), до лж но б ы ть пре двари те льно по дсчи тано на о сно вани и соо тно ш е ни я ди ам е тров порш ня (Д ) и по чве нны х о б разцо в (5 см ) по форм уле : Н = 66 ×

π ×5

2

2 4 = 66 × 5 кг 2 Д2 с м 2 π×Д 4

Про б ы по чвы под пре ссо м вы де рж и ваю т 10 м и н. Почву и фи льтро вальную б ум аг у не о б хо ди м о сж ать так , что б ы со здать во зм о ж но по лны й к о нтак т м е ж ду по чво й и б ум аг о й . По ок о нчани и пре ссо вани я почву б ы стро очи щ аю т о т при ставш и х во ло к о н б ум аг и и то тчас пе ре но сят в сте к лянны й б ю к с, пре двари те льно взве ш е нны й . При это м в г ли ни сты х по чвах не о б хо ди м о о пре де ли ть зак о нче нно сть во доотдачи , сг и б ая ле пе ш к у по чвы по по лам . Если о на не сг и б ае тся, а ло м ае тся по по лам , то во доо тдача заве рш е на. Если ж е ле пе ш к а сг и б ае тся по по лам , это сви де те льствуе т о не заве рш е нно сти водо отдачи . В так о м случае о пре де ле ни е м ак си м ально й м о ле к улярно й влаг о е м к о сти про и зво дят зано во , удли няя вре м я нахо ж де ни я о б разца по чвы по д пре ссо м до 30 м и н, а е сли и это г о м ало –до 60 м и н. Бю к с с по чво й

21

взве ш и ваю т и ставят в те рм о стат, г де вы суш и ваю т до по сто янно г о ве са при те м пе ратуре 1050 С . В связи с те м , что очи стк а по чве нно й ле пе ш к и от фи льтровально й б ум аг и затрудни те льна, ле пе ш к у удоб не е форм и ро вать на к усо чк е б ати ста, ш е лк а и ли друг о й то нк о й тк ани , по к ры вать так о й ж е тк анью и уж е зате м по м е щ ать м е ж ду пачк ам и фи льтро вально й б ум аг и (тк ань и спо льзую т м но г о к ратно , про м ы вая и про суш и вая по сле к аж до г о и спо льзо вани я). Расче т м ак си м ально й м о ле к улярно й влаг о е м к о сти про и зво дят по форм уле : WMMB =

А−Б × 100% , г де m

WММВ –м ак си м альная м о ле к улярная влаг о е м к о сть (в %); А –м асса б ю к са с сы ро й по чво й ; Б –м асса б ю к са с сухо й по чво й ; m –м асса сухо й по чвы . З апи си по луче нны х данны х про и зво дят по форм е , при ве де нно й в таб ли це 13. Т аб ли ца 13 Опре де ле ни е м ак си м ально й м о ле к улярно й влаг ое м к о сти по чвы По чва

№ и м асса пусто г о б ю к са, г

Масса б ю к са с влаж но й по чво й , г

Масса Масса б ю к са с воды в сухо й наве ск е , по чво й , г г

Масса сухо й по чвы , г

Мак си м альная м о ле к улярная влаг о е м к о сть, %

ОПРЕД ЕЛЕНИ Е ПОЧ В ЕННОЙ В ЛАЖ НОС Т И РАЗ РЫ В А К АПИ ЛЛЯ РНЫ Х С В Я З ЕЙ МЕТ ОД ОМ С .И . Д ОЛГОВ А По чве нная влаж но сть разры ва к апи ллярны х связе й (В РК ) пре дставляе т соб о й так о е к о ли че ство по две ш е нно й влаг и , при к оторо м е е по дви ж но сть ре зк о и зм е няе тся. При влаж но сти почвы вы ш е В РК влаг а запо лняе т всю си сте м у к апи ллярны х пор и пре дставляе т со б о й е ди но е , спло ш но е водно е те ло. Т ак ая влаг а ле г к о по дви ж на и до ступна для расте ни й , что о б усло вли вае т е е о пти м альную аг ро ном и че ск ую це нно сть. При ум е ньш е ни и влаж но сти по чвы до В РК и ни ж е по дви ж но сть влаг и ре зк о сни ж ае тся, по ск о льк у во дно е те ло утрачи вае т сво й ство спло ш но сти . При нци п м е то да С .И . Д о лг о ва основан на то м , что при влаж но сти по чвы вы ш е В РК почве нная влаг а при по дсы хани и почвы пе ре дви г ае тся к и спаряю щ е й по ве рхно сти и подде рж и вае т по ве рхно стны е сло и по чвы в ви зуально ви ди м о м увлаж не нно м со стояни и . При ум е ньш е ни и влаж но сти ни ж е В РК по ток влаг и к пове рхно стно м у слою по чвы пре к ращ ае тся, и по чва начи нае т све тле ть. Д ля б о ле е то чно г о и уве ре нно г о о б наруж е ни я начала пре к ращ е ни я подток а влаг и к по ве рхно стно м у сло ю почвы и по све тле ни я е е , на пове рхно сть и спы туе м о й по чвы пом е щ ае тся не б о льш о й

22

(1,0-1,5 м м ) сло й и нди к аторно й по чвы , б о ле е и ли м е не е ре зк о и зм е няю щ е й сво ю ок раск у при пе ре хо де от увлаж не нно г о со сто яни я в сухо е . Х о д о пре де ле ни я. На по ве рхность и спы туе м о г о почве нно г о об разца наруш е нно г о и ли не наруш е нно г о сло ж е ни я, зак лю че нно г о в ци ли ндр (вы со то й ок о ло 5 см ), насы паю т не б о льш о й сло й (до 1,5 м м ) и нди к аторно й по чвы , про пущ е нно й че ре з си то 1 м м (хо ро ш о по дхо дят для это й це ли све тло о к раш е нны е ле ссо ви дны е суг ли нк и , о подзо ле нны е и о со ло де лы е г о ри зо нты про фи льно -ди ффе ре нци ро ванны х по чв). И спы туе м ы й по чве нны й о б разе ц насы щ е ни е м во до й сни зу увлаж няю т до к апи ллярно й влаг о е м к о сти и ясно г о по те м не ни я сло я и нди к аторно й по чвы . По сле это г о ни ж ню ю часть ци ли ндра плотно зак ры ваю т к ры ш к о й для пре до твращ е ни я по дсы хани я сни зу. Ц и ли ндры с увлаж не нны м и по чве нны м и о б разцам и о ставляю т о тк ры ты м и для по дсы хани я. Пре к ращ е ни е по дток а влаг и к по ве рхно стно м у слою по чвы , вы званно е ум е ньш е ни е м влаж но сти и спы туе м о й почвы до В РК , о б наруж и вае тся по зам е тно м у по све тле ни ю и нди к ато рно й почвы . Д ля б о ле е точно г о о б наруж е ни я начала по све тле ни я и нди к аторно й почвы рядо м с и спы туе м ы м и о б разцам и почвы по м е щ аю т два этало на – «сви де те ля» и нди к аторно й по чвы : о ди н с во здуш но -сухо й , а друг о й с к апи ллярно увлаж не нно й почво й . По сле об наруж е ни я начала по све тле ни я и нди к ато рно й по чвы о пы т зак анчи ваю т (о н м о ж е т дли ться в зави си м о сти о т усло ви й по дсы хани я от 4 до 7 суток ). С по ве рхно сти и спы туе м о г о об разца удаляю т почву –и нди к ато р, а в и спы туе м о й по чве , о тб ро си в сло и све рху и сни зу то лщ и но й ок о ло 1 санти м е тра, о пре де ляю т в 2-к ратно й по вторно сти влаж но сть. С ре дняя ве ли чи на влаж но сти и ссле дуе м о й по чвы при ни м ае тся за ве ли чи ну е е В РК . З апи си по луче нны х данны х про и зво дят по форм е , при ве де нно й в таб ли це 14. Т аб ли ца 14 Опре де ле ни е по чве нно й влаж ности разры ва к апи ллярны х связе й По чва

Масса № и м асМасса са пусто - б ю к са с б ю к са с сухо й г о б ю к - влаж но й са, г по чво й , г по чво й , г

Масса воды в о б разце , г

Масса сухо й по чвы , г

В РК , %

ОПРЕД ЕЛЕНИ Е ПОЛНОЙ И К АПИ ЛЛЯ РНОЙ В ЛАГОЕМК ОС Т И ПОЧ В По чва о б ладае т способ но стью по г ло щ ать и уде рж и вать то и ли и но е к о ли че ство во ды . В о до уде рж и ваю щ ая спо со б но сть почвы нахо ди тся в прям о й зави си м о сти о т е е пори сто сти , к о то рая в сво ю о че ре дь об условле на г рануло м е три че ск и м со ставо м , сте пе нью струк турно сти и со де рж ани е м г ум уса.

23

Разли чаю т: 1) по лную , и ли наи б о льш ую , влаг о е м к о сть – к о ли че ство во ды , к о торо е уде рж и вае тся в почве в со сто яни и по лно г о насы щ е ни я при запо лне ни и все х пор во дой ; 2) к апи ллярную , и ли отно си те льную , влаг о е м к о сть –к о ли че ство во ды , к о торо е уде рж и вае тся в почве в со сто яни и к апи ллярно г о насы щ е ни я при запо лне ни и во до й к апи ллярны х по р. Д ля о пре де ле ни я по лно й и к апи ллярно й влаг о е м к о сти б уро м б е рут о б разцы по чвы с не наруш е нны м сло ж е ни е м . И но г да в лаб о раторны х усло ви ях при хо ди тся о пре де лять влаг о е м к ость сухи х, расте рты х и про се янны х че ре з си то о б разцо в почвы . Т е хни к а о пре де ле ни я к апи ллярно й влаг о е м к о сти . Про б у по чвы по м е щ аю т в м е талли че ск и е стак аны с отъ е м ны м и к ры ш к ам и с об е и х сторо н; о дну и з к ры ш е к во вре м я раб оты зам е няю т м е талли че ск о й се тк о й . В ы со та стак ана о к о ло 10 см , ди ам е тр –ок о ло 5 см . Пе ре д взяти е м про б ы в м е талли че ск ую се тк у вк лады ваю т к руж ок фи льтровально й б ум аг и и стак ан б е з к ры ш е к , но с се тк о й , взве ш и ваю т на те хно хи м и че ск и х ве сах. З ате м стак ан вставляю т в ци ли ндр по чве нног о б ура. При взяти и о б разца б уро м нуж но равно м е рно вви нчи вать б ур в по чву, сле дя за те м , что б ы б ур входи л в почву стро г о ве рти к ально . Одно вре м е нно в алю м и ни е вы й стак ан б е рут про б у для о пре де ле ни я по ле во й влаж но сти . По сле взяти я про б ы стак ан вы ни м аю т и з б ура, зак ры ваю т к ры ш к ам и и пе ре но сят в лаб оратори ю . В лаб оратори и сни м аю т к ры ш к и , на дно стак ана наде ваю т м е талли че ск ую се тк у и стак ан с о б разцо м по чвы сно ва взве ш и ваю т. При раб о те с расте рты м и об разцам и по чву насы паю т в о пи санны й вы ш е стак ан с се тчаты м дно м при м е рно на 2/3 о б ъ е м а, упло тняя по м е ре насы пани я постук и вани е м о ладо нь рук и , и взве ш и ваю т. В зве ш е нны й стак ан по м е щ аю т в пло ск ую к ри сталли заци о нную чаш к у на тре уг о льную по дставк у. В чаш к у нали ваю т воду с так и м расче то м , что б ы во да по к ры вала стак ан сло е м 3-5 м м о т дна. С так ан све рху при к ры ваю т сте к ло м и ли к ры ш к о й . В это м по ло ж е ни и стак ан о ставляю т на 1-4 часа до те х пор, по к а во да не запо лни т все к апи лляры в об разце почвы . По сле по явле ни я влаг и на по ве рхно сти по чвы стак ан вы ни м аю т и з к ри сталли заци о нно й чаш к и , о сторо ж но вы ти раю т фи льтровально й б ум аг о й к апли во ды с наруж ны х сте нок и се тк и и вно вь взве ш и ваю т. Д ля про ве рк и по лноты насы щ е ни я стак ан вновь на сутк и по м е щ аю т в чаш к у с во до й и зате м по вторно взве ш и ваю т. В е ли чи ну к апи ллярно й влаг ое м к о сти в про це нтах к сухо й почве вы чи сляю т по фо рм уле : К В = 100×(о - с) : (с –а), г де а –м асса пусто г о стак ана с м е талли че ск о й се тк о й и к руж к о м фи льтро вально й б ум аг и ; с –м асса стак ана с о б разцо м по чвы до насы щ е ни я во до й ; о –м асса стак ана с о б разцо м по чвы по сле насы щ е ни я. Т е хни к а о пре де ле ни я по лно й влаг о е м к о сти . Д ля о пре де ле ни я по лно й влаг о е м к о сти тот ж е стак ан по сле о пре де ле ни я к апи ллярно й влаг о е м к о сти

24

по м е щ аю т в г луб о к ую к ри сталли заци о нную чаш к у и нали ваю т во ду с так и м расче то м , что б ы о на до сти г ла уровня по чвы в стак ане . С так ан пок ры ваю т све рху сте к ло м и о ставляю т на сутк и . З а это вре м я во да запо лняе т все не к апи ллярны е поры в почве . Ч е ре з сутк и стак ан с по чво й вы ни м аю т, вы ти раю т наруж ны е сте нк и фи льтро вально й б ум аг о й и взве ш и ваю т. Д ля про ве рк и по лноты насы щ е ни я стак ан вно вь на сутк и по м е щ аю т в чаш к у с водо й и повто рно взве ш и ваю т. В е ли чи ну по лно й влаг о е м к о сти вы чи сляю т в про це нтах к сухо й почве по форм уле : ПВ = 100×(о –с) : (с –а). В се о б о значе ни я сохране ны те ж е , что и при о пре де ле ни и к апи ллярно й влаг о е м к о сти . З апи си по луче нны х данны х про и зво дят по форм е , при ве де нно й в таб ли це 15. Т аб ли ца 15 Опре де ле ни е к апи ллярно й и по лно й влаг о е м к о сти по чвы Масса Масса Масса труб к и с по чво й , г труб к и труб к и при насы щ е ни и с се тс в/с к о й , г по чво й , г по лно м к апи ллярно м

Масса Масса К В ПВ в/с воды в о б разце , по чвы , г г при К В ПВ %

Ф И З И К О-МЕХ АНИ Ч ЕС К И Е С В ОЙ С Т В А ПОЧ В Ы Ф и зи к о -м е хани че ск и е сво й ства по чвы пре дставляю т со б о й со вок упно сть сво й ств почвы , о пре де ляю щ и х е е отно ш е ни е к вне ш ни м и внутре нни м м е хани че ск и м во зде й стви ям . К эти м сво й ствам о тно сятся пласти чно сть, ли пк о сть, тве рдо сть, наб ухани е и др. З нани е и х не об ходи м о для прави льно г о к о нструи ро вани я по чвоо б раб аты ваю щ и х м аш и н и оруди й , расче та эне рг е ти че ск и х затрат при об раб отк е по чв и т. д. Ф и зи к о м е хани че ск и е сво й ства по чвы ок азы ваю т так ж е б о льш о е вли яни е на ро ст и разви ти е расте ни й . В насто ящ е е вре м я эти сво й ства стали ш и ро к о и спо льзо ваться для г е не ти че ск о й харак те ри сти к и почв. Про являю тся фи зи к о -м е хани че ск и е сво й ства почв в о пре де ле нны х пре де лах влаж но сти и при во зде й стви и вне ш ни х наг рузок . С оо тно ш е ни е тве рдо й и ж и дк о й фазы почвы назы ваю т к о нси сте нци е й , и е ю о пре де ляе тся по дви ж но сть почвы . В те че ни и г о да по чва нахо ди тся в разли чно й сте пе ни увлаж не ни я и , сле до вате льно, в разли чно й сте пе ни по дви ж но сти : те к уче й , пласти чно й , тве рдо й . В связи с эти м и зм е няе тся усто й чи во сть почвы к вне ш ни м м е хани че ск и м во зде й стви ям . При и зуче ни и си сте м ы почва –во да при разны х со о тно ш е ни ях б ы ли вы де ле ны сле дую щ и е к о нстанты (Атте рб е рг , 1900): ве рхняя г рани ца те к уче сти , ни ж няя г рани ца те к уче сти (и ли ве рхняя г рани ца пласти чно сти ), г рани ца к ле й к ости , г рани ца ск аты вани я в ш нур (и ли ни ж няя г рани ца пласти чно сти ).

25

В лаб ораторны х усло ви ях часто о пре де ляю т ли пк о сть по чвы .

пласти чно сть

и

ОПРЕД ЕЛЕНИ Е ПЛАС Т И Ч НОС Т И ПОЧ В Ы По д пласти чностью почвы по ни м аю т е е спо со б но сть де форм и роваться (и зм е нять форм у)по д де й стви е м вне ш ни х м е хани че ск и х си л б е з разры ва спло ш но сти и в и зм е не нно м ви де дли те льно сохранять по луче нную фо рм у. Пласти чно сть по чвы , к ак и друг и е фи зи к о -м е хани че ск и е сво й ства, в значи те льно й сте пе ни являю тся функ ци е й м и не ралог и че ск о г о и г рануло м е три че ск о г о со ставов, со де рж ани я г ум уса, со става об м е нны х к ати о нов и влаж но сти почвы . К о ли че стве нно ве ли чи ну пласти чно сти и зм е ряю т чи сло м пласти чно сти , пре дставляю щ и м разни цу влаж но сте й почвы в про це нтах от м ассы при ве рхне й и ни ж не й г рани цах пласти чно сти . По ве ли чи не пласти чно сти (в % влаж но сти ) почво г рунты разде ляю тся на сле дую щ и е к лассы : 1 –вы сок о пласти чны е (г ли ны ) - > 17, 2 –пласти чны е (суг ли нк и ) –о т 17 до 7, 3 –слаб о пласти чны е (супе си ) - < 7, 4 –не пласти чны е (пе ск и ) –0. Т ак и м о б разо м , о пре де ле ни е пласти чности по чвы состо и т в установле ни и ве рхне й и ни ж не й г рани ц пласти чно сти и в расче те чи сла пласти чно сти . Д ля о пре де ле ни я ве рхне й г рани цы пласти чно сти почвы часто и спо льзую т устро й ство , пре дло ж е нное А.М. В аси лье вы м (1952), так назы вае м ы й б аланси рны й к о нус В аси лье ва. Он пре дставляе т со б о й по ли ро ванны й к о нус и з не рж аве ю щ е й стали , и м е ю щ и й при ве рш и не уг о л 300 и вы со ту 25 м м . На рассто яни и 10 м м от ве рш и ны к о нуса нане се на к руг о вая ри ск а. Д ля стро г о ве рти к альног о по г руж е ни я в почву к о нус и м е е т б аланси рно е при спо со б ле ни е , состо ящ е е и з двух м е талли че ск и х ш ари к о в ди ам е тро м 19 м м , ук ре пле нны х на к о нусе стально й про воло к о й , со г нуто й по лук руг о м и про пущ е нно й че ре з о сно вани е к о нуса. Об щ ая м асса б аланси рно г о к о нуса 76 г . Д ля при б ора и зг ото вляю т де ре вянную по дставк у, в к оторую вставляю т алю м и ни е вы й б ю к с (стак анчи к ) ди ам е тро м 4 см и вы со то й 2-4 см , в к ото ры й пом е щ ае тся анали зи руе м ая почва. Т е хни к а о пре де ле ни я ве рхне й г рани цы пласти чно сти почвы . По чву по дг о тавли ваю т о б ы чны м спо со б о м (о тб и раю т к орни расте ни й , расти раю т е е в ступк е пе сти к о м с ре зи но вы м нак оне чни к о м , про се и ваю т че ре з си то в о ди н м м ). Про б у почвы (о к о ло 25-30 г ) по м е щ аю т в фарфо ровую чаш к у, зам ачи ваю т ди сти лли ро ванно й во до й и тщ ате льно пе ре м е ш и ваю т до со стояни я г усто й пасты . З ате м почву и з чаш к и пе ре но сят в б ю к с, запо лняя е г о по лностью при г о то вле нно й пасто й . По ве рхно сть по чвы вы равни ваю т, б ю к с устанавли ваю т на по дставк у и на по чву по м е щ аю т к о нус, сле г к а см азанно й вазе ли но м . По г руж е ни е к о нуса на г луб и ну 10 м м за 5 се к унд сви де те льствуе т о то м , что влаж но сть почвы со отве тствуе т ве рхне й г рани це пласти чности . Если к о нус по г руж ае тся г луб ж е (и ли м е ньш е ) стандарта, то по чву пе ре но сят и з б ю к са в чаш к у, доб авляю т сухо й по чвы (и ли во ды ) и ,

26

вно вь хо ро ш о пе ре м е ш ав пасту, де лаю т про б у с к о нусо м , до б и ваясь нуж но й г луб и ны е г о по г руж е ни я. По сле это г о и з б ю к са отб и раю т про б ы по чвы для о пре де ле ни я влаж но сти . По вторно сть о пре де ле ни я –дву- тре хк ратная. По г ре ш ность о пре де ле ни я не до лж на пре вы ш ать 2 %. Т е хни к а о пре де ле ни я ни ж не й г рани цы пласти чности по чвы . По пре дло ж е ни ю И .С . Ф е доро ва (1966) и спо льзуе тся б аланси рны й к о нус, к о то ры й падая с вы соты 34 см на по дг о то вле нны й о б разе ц по чвы , до лж е н по г рузи ться на г луб и ну 10 м м . В лаж но сть по чвы при это м соо тве тствуе т ни ж не й г рани це пласти чно сти . При вы по лне ни и это й раб о ты до по лни те льно тре б уе тся м е талли че ск и й ш тати в, на к о торо м ук ре пляе тся о б ы чны й лаб ораторны й лапк овы й заж и м , по зво ляю щ и й зафи к си ро вать б аланси рны й к о нус на заданно й вы со те . В се о стальны е о пе раци и про водят так ж е , к ак и при о пре де ле ни и ве рхне й г рани цы пласти чности почвы . ОПРЕД ЕЛЕНИ Е ЛИ ПК ОС Т И ПОЧ В Ы Об разе ц почвы (г рунта), про се янны й че ре з си то в 1-2 м м , по м е щ аю т в форм о чк у, и м е ю щ ую се тчато е дно (си то ), на к оторо е к ладут к руж о к фи льтровально й б ум аг и . При и ссле до вани и по чвы с не наруш е нно й струк туро й о б разе ц б е ре тся в по ле по сре дство м по г руж е ни я (вдавли вани я) форм ы в по чву наж ати е м рук ам и и ли спе ци альны м при спо со б ле ни е м . З ате м фо рм очк у по дк апы ваю т но ж о м и ли ло паточк о й и вы ни м аю т и з по чвы . И зли ш е к почвы сре заю т но ж о м . Ф о рм у с о б разцо м по чвы устанавли ваю т в ванну с во до й и насы щ аю т до к апи ллярно й влаг о е м к о сти . Д але е фо рм у вы ни м аю т и з во ды , устанавли ваю т на пли ту при б ора со сторо ны ди ск а. При б ор для о пре де ле ни я ли пк о сти почво г рунтов пре дставляе т соб о й не ск о льк о ви до и зм е не нны е те хнохи м и че ск и е ве сы , г де одна и з чаш е к зам е не на спе ци альны м ди ск ом . Д и ск и и зг о тавли ваю тся в зави си м о сти о т задани я стальны е и ли ре зи но вы е . Если не о б хо ди м о о пре де ли ть при ли пани е по чвы к стальны м раб о чи м о рг анам оруди й о б раб о тк и по чвы (ле м е хам и о твалам плуг ов, ди ск ам се ялок и к ульти ваторов, зуб ьям б оро н, стальны м к о ле сам , г усе ни цам м аш и н и т. д.) –и спо льзуе тся стально й ди ск . Д ля о пре де ле ни я при ли пани я по чвы к ре зи новы м ш и нам м аш и н и о руди й –и спо льзую т ре зи но вы е ди ск и . Д и ск за уш к о в це нтре по две ш и ваю т на прово лок е и ли спе ци ально м по две сно м сте рж не (с ре зьб о й для удли не ни я сте рж ня), уравнове ш и ваю т с чаш к о й ве со в и про и зво дят о пы т путе м нало ж е ни я на ди ск г и ри 200 и ли 400 г рам м о в. Ги ри де рж ат на ди ск е 30 се к и зате м сни м аю т. По сле сняти я г и ри на чаш к у ве сов и ли в спе ци альны й стак анчи к , установле нны й на чаш к е и ране е уравно ве ш е нны й с ди ск о м , насы паю т то нк о й струй к о й пе сок до м о м е нта о тры ва ди ск а от по чвы . Опы т по вто ряю т 5 раз. З ате м де ле ни е м м ассы пе ск а на пло щ адь ди ск а рассчи ты ваю т си лу в г /см 2, не об ходи м ую для отры ва ди ск а о т почвы , б е ря сре дне е и з 5 о пре де -

27

ле ни й . По сле о пре де ле ни я ли пк о сти с по ве рхно сти о б разца б е рут проб у на влаж но сть. Ч е ре з не к о торо е вре м я на это м ж е об разце о пы т повторяю т до те х пор, по к а ди ск пе ре стане т при ли пать к по ве рхно сти по чвы . На о сно вани и по луче нны х м ате ри алов со ставляю т таб ли цу и г рафи к ди нам и к и ли пк о сти почвы в зави си м о сти о т влаж но сти , для че г о : по о си орди нат о тк лады ваю т ли пк о сть в г /см 2, а по о си аб сци сс влаж но сть почвы . З апи си по луче нны х данны х про и зво дят по форм е , при ве де нно й в таб ли це 16. Т аб ли ца 16 Опре де ле ни е ли пк о сти по чвы По чва

Пло щ адь Есте стве нная Масса пе ск а, г при ди ск а, влаж но сть наг рузк е см 2 по чвы , % 200 г 400 г

Ли пк о сть при наг рузк е , г /см 2 200 г 400 г

Н.А. К ачи нск и й к ласси фи ци руе т по чвы по ве ли чи не ли пк о сти (г /см 2) при к апи ллярно м увлаж не ни и на сле дую щ и е к ате г о ри и : пре де льно вязк и е > 15, си льно вязк и е –5-15, сре дне вязк и е –2-5, слаб о вязк и е –0,5-2, рассы пчаты е –< 0,5. Ли те ратура 1. В адю ни на А.Ф . Ме то ды и ссле довани я фи зи че ск и х сво й ств по чв / А.Ф . В адю ни на, З .А. К орчаг и на. –М.: Аг ро про м и здат, 1986. –416 с. 2. В оро ни н А.Д . Основы фи зи к и по чв / А.Д . В о ро ни н. –М. : МГУ , 1986. –244 с. 3. Ме то ди че ск и е ук азани я для лаб ораторно -прак ти че ск и х заняти й по фи зи к е почв (для студе нто в III к урса почве нно г о о тде ле ни я) / С о ст. В .А. К оро ле в. –В оро не ж , 1995. –28 с.

1. 2.

3. 4. 5.

Д о по лни те льная ли те ратура Аг ро фи зи че ск и е м е тоды и ссле до вани я почв / По д ре д. С .И . Д о лг о ва. – М. : Наук а, 1966. –260 с. Д о лг о в С .И . Почве нная влаж но сть разры ва к апи ллярно й связи , е е прак ти че ск о е значе ни е и новы й м е то д о пре де ле ни я / С .И . Д о лг о в, Г.Б. В и но г радо ва // Почво ве де ни е . –1970. - № 1. –С . 73-79. К ачи нск и й Н.А. Ф и зи к а почвы / Н.А. К ачи нск и й . –М. : В ы сш ая ш к о ла, 1965. –Ч .1. –324 с. К ачи нск и й Н.А. Ф и зи к а почвы / Н.А. К ачи нск и й . –М. : В ы сш ая ш к о ла, 1970. –Ч .2. –358 с. Раство ро ва О.Г. Ф и зи к а почв (прак ти че ск о е рук ово дство ) / О.Г. Растворо ва. –Л.: И зд-во Ле ни нг рад. ун-та, 1983. –196 с.

С о стави те ль К оро ле в В але ри й Анато лье ви ч Ре дак тор Т и хо м и ро ва О.А.