Земледелие (стр. 2 )

Оптимальная влажность почвы в разные фазы вегетации сельскохозяйственных растений неодинакова. Обычно в начальный период роста и развития, растения требуют меньшей увлажненности почвы, а в период максимального развития и формирования репродуктивных органов – большей.

Порядок выполнения занятия

Для измерения влажности почвы используют как прямые, так и косвенные методы. Но наибольшее распространение получил самый надежный, хотя и трудоемкий, термостатно-весовой метод. Сущность метода заключается в высушивании образцов почвы при температуре 105…110 °С до постоянной массы и определении влажности в ней весовым методом.

У перенесенных в лабораторию алюминиевых стаканчиков с образцами почвы после взвешивания с точностью до 0,01 г, снимают крышки, одевают на дно стаканчиков и помещают в сушильный шкаф (термостат). Высушивание проводят в течение 6…8 часов до постоянной массы, при этом первое взвешивание проводят через 6 часов после сушки и охлаждения, а второе – еще через 2 часа. Образец считается высушенным, если два взвешивания дают близкие результаты. Перед каждым взвешиванием горячие стаканчики закрывают крышками и помещают для охлаждения в эксикатор с хлористым калием, для того чтобы избежать поглощения почвой паров воды из воздуха. После охлаждения до комнатной температуры стаканчики с сухой почвой взвешивают, а результаты заносят в рабочую тетрадь по следующей форме (табл. 1).

1. Расчет полевой влажности почвы

Слой почвы, см	№ стаканчика	Масса стаканчиков, г	Масса испарившейся воды, г	Масса сухой почвы, г	Полевая влажность, %
пустых	с сырой почвой	с сухой почвой
1 взвешивание	2 взвешивание
0…10
10…20
20…40
40…60
60…80
80…100

Расчет полевой влажности почвы ведут по формуле:

  [ %]

где W – полевая влажность почвы, в % от массы сухой почвы;

  a  - масса воды в пробе почвы, г;

  b  - масса сухой почвы, г.

Занятие 3. Определение плотности почвы

Плотностью почвы (объемной массой или плотностью сложения) называют массу единицы объема сухой почвы ненарушенного (естественного) сложения. Плотность почвы выражается в г/см3 или т/м3 и является важнейшей физической характеристикой почвы, обуславливающей степень уплотненности почвы и зависящей от плотности сложения почвенных частиц, структурности, содержания гумуса, минералогического состава почвы, культуры, агротехники ее возделывания и других факторов.

Почвы, имеющие плотность в пределах 0,8…1,1 г/см3, считаются рыхлыми; в пределах 1,10…1,25 г/см3 – среднеплотными; 1,25…1,40 г/см3 – плотными и очень плотными при плотности сложения выше 1,40 г/см3.

Каждая почвенная разность имеет определенные пределы плотности. Так, для черноземов с явно выраженной структурой, плотность почвы не бывает более 1,0…1,1 г/см3; у сероземов плотность в пределах пахотного слоя доходит до 1,1…1,2 г/см3; у каштановых почв – 1,2…1,3 г/см3; на дерново-подзолистых почвах – 1,3…1,4 г/см3. Такая устойчивая средняя плотность называется равновесной. Наиболее благоприятная для данного растения средняя плотность почвы, называется оптимальной. Оптимальная величина плотности для большинства культур находится в пределах 1,1…1,2 г/см3 и 1,2…1,3 г/см3 на песчаных почвах. Отрицательное влияние повышенной плотности на легких почвах (пески и супеси) сказывается слабее или вовсе не сказывается для ряда сельскохозяйственных культур. Если равновесная и оптимальная плотность совпадают, а почва лишена сорной растительности, то количество обработок почвы можно сократить или вообще не проводить. И, наоборот, если оптимальная плотность меньше равновесной, то необходимо увеличить количество обработок для придания почве оптимальной для растений плотности.

От плотности почвы зависят водно-воздушные, тепловые и микробиологические свойства. С уплотнением суглинистых и глинистых почв уменьшается общая пористость и объем пор аэрации, снижается скорость инфильтрации, затрудняется рост и развитие корневой системы. Чрезмерно рыхлое состояние почвы также неблагоприятно, так как почва при этом быстро иссушается, нарушается контакт семян и корней с почвой. Культуры сплошного сева хорошо растут на почвах с плотностью 1,10…1,25 г/см3, а для пропашных культур более благоприятно рыхлое состояние почвы при ее плотности 0,9…1,1 г/см3.  На очень плотной и чрезмерно рыхлой почве рост и развитие растений ухудшается, что вызывает необходимость регулирования степени уплотненности почвы механической обработкой, внесением органических удобрений, правильным чередованием возделываемых культур и другими приемами агротехники.

Плотность зависит и от агрегатного состояния почвы. С увеличением количества крупных по размеру агрегатов плотность уменьшается, и наоборот, с уменьшением величины агрегатов и ростом содержания пылистых фракций, ее величина возрастает.

Значения плотности в агрофизике используются для расчета общей пористости, общих, продуктивных и непродуктивных запасов влаги, поливных норм в мелиорации и орошаемом земледелии, валовых запасов гумуса и элементов питания в почве и др.

Порядок выполнения занятия

Доставленные в лабораторию патроны с сырой почвой взвешивают на электронных весах с точностью 0,01 г. Для вычисления объема почвы измеряют ее высоту в патроне и диаметр самого патрона. Результаты взвешивания и измерений заносят в таблицу 2, а патрон с почвой ставят в ванну на капиллярное насыщение для выполнения 4 занятия.

При расчетах массу влажной почвы находят по разности массы патрона с сырой почвой и массы пустого патрона. Массу сухой почвы вычисляют по формуле:

 

где  Д сп – масса сухой почвы, г;

  Д вп – масса влажной почвы в патроне, г;

  W – полевая влажность, в % к массе сухой почвы (из занятия 2).

Объем почвы в патроне рассчитывают по следующей формуле:

   

где  V – объем почвы в патроне, см3;

  d2 – диаметр патрона, см;

  h – высота почвы в патроне, см.

После этого рассчитывают плотность почвы (dv) по формуле:

    [г/см3]

2. Определение плотности почвы

Слой почвы, см	№№ патрона и крышек	Высота патрона, см	Диаметр патрона, см	Объем патрона, см3	Масса пустого патрона, г
0…10
10…20
20…30
30…40

Слой почвы, см	Масса патрона с влажной почвой, г	Масса влажной почвы в патроне, г	Полевая влажность почвы, %	Масса сухой почвы в патроне, г	Плотность почвы, г/см3
0…10
10…20
20…30
30…40

Занятие 4. Определение капиллярной и полной влагоемкости

Влагоемкость почвы – количество влаги, которое способная удержать почва. В зависимости от условий удерживания влаги, различают влагоемкость максимально адсорбционную (МАВ), наименьшую (НВ), капиллярную (КВ) и полную (ПВ).

МАВ – наибольшее количество прочносвязанной (недоступной растениям) воды, удерживаемой сорбционными силами. НВ – максимальное количество воды, которое может удержать почва, при глубоком залегании грунтовых вод. Иногда эту влагоемкость называют капиллярно-подвешенной, предельно полевой влагоемкостью (ППВ) или просто полевой влагоемкостью. В почвах суглинистого и глинистого гранулометрического состава величина НВ может быть близка к капиллярной влагоемкости; в песчаных почвах НВ значительно меньше, чем КВ. Величина НВ используется для установления поливной нормы, поэтому будет рассмотрена при изучении дисциплины «Мелиорация», а определяться будет во время весенней учебной практики по земледелию.

КВ – максимальное количество воды, которое может удержать почва при непосредственном соприкосновении с уровнем грунтовых вод, и поэтому этот вид влагоемкости иногда называют капиллярно-подпертой. Плотные почвы тяжелого гранулометрического состава отличаются более высокой величиной КВ, чем легкие почвы. Величина КВ того или иного слоя почвы зависит не только от свойств почвы, но и от положения этого слоя над уровнем грунтовых вод. Непосредственно над зеркалом грунтовых вод величина КВ мало отличается от полной влагоемкости, а на верхней границе капиллярной каймы приближается к НВ.

Величину КВ необходимо знать при изучении почв, которые формируются при близком залегании грунтовых вод, поскольку капиллярно-подпертая влага играет ведущую роль в водном балансе растений и оказывает непосредственное влияние на процессы засоления, оглеения и др.

ПВ – или водовместимость, это наибольшее количество воды, которое может вместить почва при заполнении всех пор водой.