Измерение влажности воздуха почвы заморозков. Способ определения влажности почвы
ВЛАЖНОСТЬ ПОЧВЫ. УЧИМСЯ ИЗМЕРЯТЬ ВЛАЖНОСТЬ ПОЧВЫ
ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ
В статье о засолении почвы мы писали о водных режимах. Их легко понять, но они никак не помогут рассчитать норму поли-ва. Для этого придется познако-миться с понятиями «влажность» и «влагоемкость» почвы.
Но для начала рассмотрим строение почвы. Во-первых, она состоит из твердых частиц и пор. К первым относятся песок, глина, гумус - все, что не является жидкостью или газом. А пустоты, которые находятся между этими твердыми частицами, называются порами. Эти поры заполняются газами (воздухом) или водой. В среднем, оптимальное отношение: 50% твердая фаза к 50% порам. Очень важен и размер этих пор. Самые маленькие поры фор мируют вместе «туннели» для воды - капилляры. Это очень важная часть почвы, так как по капиллярам может подниматься вода из более глубоких горизон тов. Считается, что корневая зона может увлажняться грунтовыми водами, если они находятся на глубине не более 3 м. Тогда влага из этих горизонтов и поднимается вверх по капиллярам. Кроме того, при пересыхании почвы, за счет поверхностных сил, вода может удерживаться в этих сосу дах, не позволяя грунту высохнуть слишком быстро. Влажность почвы - это про-центное соотно-шение всей поч-венной влаги к су-хому грунту. То есть, влажность почвы 20% означает, что на 100 г пол-ностью сухой почвы приходится 20 г влаги (или в 120 г почвы на вашем поле 20 г влаги). Очень важно запомнить, что для вычислений берется именно сухая почва, а не влажная. Например, молоко, жирностью 4% означает, что 4 г жира находится на 100 г цельного молока, а не обезжирен-ного (которого, соответственно, 96 г). Тогда как влажность почвы 4% - это 4 г влаги и 100 г сухой почвы (или 104 г почвы с влаж-ностью 4%).
Влагоемкость почвы - это максимальное количество вла-ги, которое почва может в себе удержать. Различают несколь-ко влагоемкостей: ПВ (полная влагоемкость) - максимальное количество воды, которое может вместиться во всех порах почвы. По сути, это полностью залитое поле. В этом случае количество воздуха в пустотах равняется нулю, такая ситуация на поле крайне нежелательна.
Но самый важный показа-тель - это наименьшая влагоем-кость (НВ), зная значения кото-рой, удобнее всего определять необходимость полива. Это то количество влаги, которое почва способна «активно» удерживать с помощью различных сил (адсо-рбция, химические связи, гидро-коллоиды, капилляры и т.п.). Если проще, то наименьшая влагоем-кость достигается тогда, когда по-сле полного насыщения почвы во-дой стекает лишняя влага, которая почвой активно не удерживается (вода с крупных пор).
Поэтому оптимальную влаж-ность почвы и удобнее выражать в процентах НВ. Этот показатель показывает не только содержание влаги на Вашем участке, но и ее форму. Свободная гравитацион-ная влага недоступна растениям, а только вредит им. Слишком высокая НВ (85% и больше) при-годна для развития растений, но повышает риск развития корневых заболеваний.
Как правило, 100% НВ достига-ется при влажности почвы от 20% (легкие почвы) до 40% (суглини-стые почвы). Другими словами, если у вас супесчаная почва, то оптимальные для большинства культур 75% НВ достигается при влажности почвы 15%, если же тяжелая - вплоть до 30%.
Влагоемкость - достаточно ста-бильный показатель. Если в почве не происходит кардинальных пе-ремен (как, например, с теплич-ным субстратом, где создается интенсивный агрофон, вносятся органические удобрения, торф, мелиоранты), то этот параметр до-статочно измерять раз в несколько лет. Он нужен для того, чтобы пра-вильно использовать результаты измерения влажности почвы.
Например, если НВ 30%, а влаж-ность почвы 21 %, то эту влажность почвы можно выразить как 70% нор-мальной влагоемкости.
Это можно выразить как: чтобы заполнить ящик плодами на 60%, сначала нам нужно узнать емкость этого ящика (узнать НВ грунта). Следующий шаг - нам нужно взве-сить плоды, которые уже находятся в ящике (влажность почвы). При этом в одном и том же виде ящи-ков количество плодов может быть разное (достаточно один раз уз-нать НВ своей почвы, влажность меняется постоянно). И вот, если мы знаем, что в ящике емкостью 10 кг находится 3,5 кг плодов, то он заполнен на 35%, значит, нам нужно доложить 2,5 кг плодов.Подобьем первые итоги. Что-бы научиться поливать расте-ния правильно, необходимо:
Определить способ, кото-рым будет измеряться влаж-ность почвы (однократно);
Измерить плотность, затем НВ своей почвы (однократно);
Измерять влажность своей почвы (регулярно);
Перевести влажность по-чвы в % от НВ.
Следить, чтобы влажность почвы не выходила за опре-деленные рамки. Например, не была ниже 60% НВ и выше 80% НВ. То есть, начинать полив нужно при 60% НВ.
КАК ИЗМЕРЯТЬ ВЛАГОЕМКОСТЬ ГРУНТА?
Наименьшая влагоемкость почвы наблюдается, когда после обильного увлажнения (или зато-пления) вся лишняя влага уходит в глубокие горизонты. Поэтому в полевых условиях этот параметр можно измерять при залегании грунтовых вод глубже 3 м, иначе они будут постоянно насыщать грунт новыми порциями влаги.
Ранней весной, когда почва на-полнена талыми водами, выбирают типичный участок поля (1,5x1,5 м), который накрывают пленкой и со-ломой, чтобы предотвратить испа-рение влаги. На орошаемых землях анализ можно проводить после обильного полива. Существует и третий вариант - создание неболь-шого участка затопления. Для это-го выбранный участок окружается земляными валами (земля берется вдалеке от площадки, чтобы не нарушать рельеф поля), деревян-ными или железными рамами. Для промачивания почвы нужно использовать 200 л воды на ква-дратный метр, если почвы легкие, до 300 - на суглинистых. В том месте, куда будет наливаться вода, нужно положить фанерку, чтобы не размывать грунт струей. Воду нужно вливать порционно, чтобы ее слой был высотой не более 5 см. Следующую порцию подают после того, как предыдущая впитается.
Во всех трех случаях землю накрывают клеенкой и соломой. Через сутки, трое суток, а на суг-линистых почвах и через 10 суток отбирают образцы почвы через каждые 10 см (0-10, 10-20, 20-30...)и измеряют влажность образ-цов. Полученные данные называют НВ1, НВЗ и НВ10 соответственно. На супесчаных грунтах самый оп-тимальный параметр - НВЗ, на тяжелых - НВ10. НВ1 актуален там, где избытки влаги стекут уже в течение суток (содержание песка близкое к 100%, большое количе-ство крупнозернистой фракции).
Показателем наименьшей влагоемкости будет влажность образ-ца. То есть, если на 100 г высушен-ного в термостате грунта в образце придется 27 г воды, значит, 100% НВ соответствует 27% влажности почвы.
ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ
Самым точным методом, кото-рый используют и лаборатории, считается термостатно-весовой. Он очень прост и использует все-го три вида оборудования: весы, термостат и бур, который может заменяться лопаткой. Термоста-том может послужить практически любая печь, духовка или котел, и градусник. Минус этого метода очевиден - узнать влажность по-чвы можно только через 2-3 дня с момента отбора пробы, поэтому определить таким образом необ-ходимость полива будет крайне сложно. Но другие методы изме-ряют не влажность почвы, а другие ее свойства, которые зависят от влажности. Так, например, элек-тропроводимость почвы зависит от концентрации почвенного рас-твора (например, анализ с помо-щью прибора TDS-метра). С одной стороны, она выше, если меньше влажность, с другой же - любое внесение удобрений сильно по-влияет на результат исследования.
Определившись, каким образом Вы планируете регулярно измерять влажность почвы, для определения НВ советуется использовать как термостатно-весовой метод, так и выбранный Вами прибор. Таким образом, Вы проведете своего рода калибровку.
Рассмотрим пример. Если плот-ность Вашей почвы будет состав-лять 1,1 г на кубический сантиметр, согласно термостатно-весовому методу НВ почвы будет 30% ее влажности, а согласно оператив-ному методу - 25%, то ошибка измерения составит 165 т воды на га. Поэтому, определяя влажность почвы выбранным прибором, за 100% НВ нужно будет принимать влажность почвы в 25%.
Измерение влажности с помощью электриче ских приборов чаще всего исследует другие свойства почвы: сопротивле-ния, электропроводимости, индук-тивности и т.п.
Самое широкое распростране-ние получили приборы, которые измеряют диэлектричиеские свой-ства почвы. Чаще всего професси-ональный прибор весит несколько сот грамм, оборудованный специ-альным щупом. После «укола» по-чвы щупом, экран прибора пока-зывает ее влажность в процентах (спустя 3-5 секунд).
Существуют и упрощенные вер-сии такого оборудования для част-ного сектора. Прибор, стоимостью в 200-800 гривен может измерять влажность почвы (с точностью до 10%), ее кислотную среду, более дорогие модели - температуру почвы. Стограммовое водства восточных стран даже не всегда показывает цифры, некоторые модели ограничиваются шка-лами, вроде почва «очень сухая» и т.п. Делать большие ставки на такую электронику не стоит - у нее даже не всегда есть возможность калибровки. Существуют в продаже и ми-ни-модули, которые могут быть частью си-стемы для бюджетной си-стемы автоматизации (например, Ardunino).
ТЕНЗИОМЕТРЫ
Метод измерения влажности тензиометром основан на изме-нении давления внутри трубки прибора. Прибор состоит из ва-куумной керамической трубки и вакуумного манометра (прибор для измерения давления).
Перед использованием тензи-ометр заряжается - погружает-ся в воду до полного насыщения керамической трубки. После он размещается в поле (заглубляется в грунт). Советуется использовать два тензиометра, для разной глу-бины (например, для 20 и 40 см). Чем более сухой становится почва, тем сильнее она "вытягивает" воду с вакуумной трубки прибора, в результате чего давление в ней падает. Второй элемент тензиоме-тра - вакуумный манометр изме-ряет это падение. Эти данные уже с помощью специальных таблиц переводят в фактическую влаж-ность почвы.
Так как прибор фиксирует падение давления, то стрелка отклоняется в минусовую сторону (ниже нуля).Чем дальше она отходит от нулевой отметки, тем ниже влажность почвы. Без таблиц использовать данные прибора нельзя,так как при полной влаго емкости стрелка может показывать от - 10 сантибар (примечание: сантибар - 0,01 бар) на тяжелых почвах до - 40 сантибар на легких, Нужно учитывать и влияние других факторов, в том числе, температуры почвы.
ТАК СКОЛЬКО ЖЕ ПОЛИВАТЬ?
Последнее, что нам нужно сде-лать - рассчитать норму полива. Для этого можно использовать приборы, которые есть в наличии (поливать до тех пор, пока прибор не зафиксирует нужную нам влажность почвы) или рассчитывать норму математическим методом.
Тут все немного сложнее. Первое, что нам нужно узнать - удельный вес сухой почвы (масса 1 см 3 почвы в граммах или 1 м 3 в тоннах), его также называют плотностью. Но для этого не подойдут наши образцы - их объ-ем будет нарушен при сушке. Проще всего узнать удельный вес из таблиц, так как этот параметр не слишком переменчив и больше всего зависит от гранулометрического состава по-чвы. Конечно, рыхление снижает ее удельный вес, но на норму полива это не повлияет.
Если мы знаем, что в наш ящик нужно доложить плодов на 25% его вместимости, то мы умножаем эту вместимость на 0,25 (10 кг % 0,25 = 2,5 кг). Аналогично и с почвой. Если Вам нужно увеличить влажность по-чвы на 10%, то Вам нужно умножить ее массу на 0,1.
Чтобы узнать массу почвы на Ва-шем участке, нужно ее площадь в квадратных метрах умножить на 0,3 (корневая зона - это 30 см или 0,3 м) и умножить на удельный вес.
Для гектара это будет 10 000 м 2 х 0,3 м = 3000м 3 .
Если 1 м 3 фунта весит 1,1 т, то нам нужно увлажнить: 3 000 м 3 х 1,1 т/м 3 = 3,3 тыс. т почвы. Тогда норма полива (10% от этой цифры) составит 330 м 3 .
Ну и самый простой способ опре-деления влажности почвы - ее нужно сжать в руке. Если сквозь пальцы не начала проникать вода, но, разжав ладонь, почва остается в комке -это удовлетворительная влажность. Скоро придется поливать. Сколько нужно полить? Этот метод не ответит на такие вопросы.
Чтобы измерять влажность почвы термостатно-весовым методом, нужно проделать следующие операции:
Подготовить жаропрочную посуду для образцов. В лабораторных условиях для этого используют алюминиевые бюксы с притертыми крышками. И бюкс. и крышка имеют свой номер, который записывается, чтобы сохранить точность анализа. Посуда должна быть чистой, предва-рительно взвешенной с максималь-ной точностью (бюкс с крышкой вме-сте) - масса 1. Здесь придется или использовать точные весы (согласно методике, весы должны взвешивать до 0,01 г, но подойдут и с точно-стью до 0,1 г). Если нет возможности воспользоваться такими весами, на анализ отбирают больше грунта, но тогда и сушить его придется дольше.
Отобрать пробу грунта с помо-щью бура или лопатки. Поместить их в приготовленную посуду на половину объема (до 2/3).
Взвесить посуду, крышку и грунт вместе - масса 2.
Поставить их на сушку при тем-пературе 100-105°С, пока вес бюкса не перестанет меняться. Так узнаем массу 3.
Перед последним взвешиванием закрыть посуду крышкой и дать ей остыть в плотно закрытом шкафчике.
Сушка позволяет узнать, сколь-ко воды было в образце почвы (масса 2 минус масса 3) и вес сухого грунта (масса 3 минус масса 1). Массу воды делят на массу сухого грунта и умно-жают на 100% - так узнают влажность почвы в момент отбора пробы.
Вода в почве имеет огромное и разностороннее значение. С наличием воды в почве, ее количеством и качеством связаны условия произрастания растений, деятельность микроорганизмов, процессы почвообразования и выветривания.
Значение влажности почвы необходимо для определения общих и доступных для растений запасов почвенной влаги, влагоемкости почв, рациональных поливных норм, а также содержания воздуха в почве и т. д.
Пробы почвы для определения влажности отбираются из скважины при помощи бура по генетическим горизонтам или послойно через каждые 10 см на глубину, в зависимости от целей исследования. Пробы берутся в 3--5-кратной повторности.
В более мощных слоях почвы пробы можно брать и по 20-сантиметровым слоям. Отбирать и анализировать почвенные образцы при определении водно-физических свойств почвы в соответствии с генетическими горизонтами необходимо потому, что все свойства почвы, в том числе и водно-физические, существенно, а иногда и резко изменяются при переходе от одного горизонта к другому.
Образец записи определения влажности почвы
|
Глубина или горизонт |
Повторность |
Вес пустого бюкса |
Вес бюкса с влажной почвой |
Вес бюкса с сухой почвой |
Вес сухой почвы А |
Вес воды В |
Влажность, % |
Средняя влажность, % |
|
|
0--10 Гор. А |
|||||||||
Бур погружают в почву до соответствующей метки, обозначающей данную глубину. После этого делают один оборот бура вокруг оси, чтобы оторвать столбик почвы, заключенный в полости бура, от нижележащего слоя. Затем бур осторожно вынимают. Образец почвы выбирается ножом из нижней части бура в предварительно взвешенный сухой алюминиевый стаканчик -- бюкс. Насыпают почву примерно на 1/3 от объема. Бюкс немедленно закрывается крышкой и убирается в тень во избежание потери влаги до взвешивания. В лаборатории бюксы с влажной почвой взвешивают с точностью до 0,01 г, сушат в сушильном шкафу при температуре 105°С в течение 6--8 часов, затем вынимают из шкафа, немедленно закрывают крышками, охлаждают и снова взвешивают. В полевом дневнике записывают время, место и номер скважины или повторность, вариант, почвенную разность, глубину взятия, номера бюксов и общее число взятых проб.
Расчет влажности ведется по формуле
а = В/А 100 (с точностью до 0,1 %).
1.2; 2.1.2; 2.2; 3.1.2; 3.2
1.2; 2.2; 3.2; приложение 1
1.2; 2.2; 3.2
6. Ограничение срока действия снято по протоколу N 4-93 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 4-94)
7. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Декабрь 2005 г.
Настоящий стандарт распространяется на некаменистые почвы, т.е. почвы, в которых массовая доля частиц крупнее 3 мм не превышает 0,5%, и устанавливает методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений.
1. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ
Сущность метода заключается в определении потери влаги при высушивании почвы.
влажности | |||||||
1.1. Метод отбора проб
1.1.1. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение почвенных проб - по ГОСТ 17.4.3.01 , ГОСТ 17.4.4.02 , ГОСТ 12071 , для агрохимических исследований - по ГОСТ 28168 .
1.1.2. Пробу, поступившую на анализ, тщательно перемешивают. Методом квартования из нее отбирают две аналитические пробы массой 15-50 г каждая (чем ниже влажность, тем больше масса пробы).
1.2. Аппаратура, материалы и реактивы
Весы лабораторные 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 100 г по ГОСТ 24104 *.
________________
ГОСТ 24104-2001 (здесь и далее).
Гири аналитические 2-го класса точности по ГОСТ 7328 *.
________________
* С 1 июля 2002 г. введен в действие ГОСТ 7328-2001 .
Стаканчики весовые алюминиевые с крышками ВС-1.
Щипцы тигельные.
Эксикатор исполнения 2 по ГОСТ 25336 со вставкой исполнения 1 по ГОСТ 9147 .
Шпатель по ГОСТ 9147 .
Часовое стекло.
Карандаш восковой.
Вазелин технический.
1.3. Подготовка к анализу
1.3.1. Подготовку весов, сушильного шкафа, весовых стаканчиков и эксикатора выполняют согласно приложению 1.
1.3.2. Чистые пронумерованные стаканчики ВС-1 сушат в шкафу при температуре (105±2)°С в течение 1 ч, вынимают из шкафа, охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием и взвешивают с погрешностью не более 0,1 г.
1.4. Проведение анализа
1.4.1. Аналитические почвенные пробы помещают в пронумерованные, высушенные и взвешенные стаканчики и закрывают их крышками.
1.4.2. Стаканчики и почву в стаканчиках взвешивают с погрешностью не более 0,1 г.
1.4.3. Стаканчики открывают и вместе с крышками помещают в нагретый сушильный шкаф.
Почву высушивают до постоянной массы при температуре:
(105±2)°С - все почвы, за исключением загипсованных;
(80±2)°С - загипсованные почвы.
Время высушивания до первого взвешивания:
незагипсованных почв: песчаных - 3 ч, других - 5 ч;
загипсованных почв - 8 ч.
Время последующего высушивания:
песчаных почв - 1 ч;
других почв, в том числе загипсованных - 2 ч.
1.4.4. После каждого высушивания стаканчики с почвой закрывают крышками, охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием и взвешивают с погрешностью не более 0,1 г. Если взвешивание производят не позднее 30 мин после высушивания, можно охлаждать закрытые стаканчики на открытом воздухе без эксикатора. Высушивания и взвешивания прекращают, если разность между повторными взвешиваниями не превышает 0,2 г. Почвы с высоким содержанием органического вещества могут при повторных взвешиваниях иметь большую массу, чем при предыдущих, из-за окисления органического вещества при высушивании. В таких случаях для расчетов следует брать наименьшую массу.
1.5. Обработка результатов
1.5.1. Массовое отношение влаги в почве () в процентах вычисляют по формуле
где - масса влажной почвы со стаканчиком и крышкой, г;
- масса высушенной почвы со стаканчиком и крышкой, г;
- масса пустого стаканчика с крышкой, г.
За результат анализа принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений. Вычисления проводят до второго десятичного знака с последующим округлением результата до первого десятичного знака.
1.5.2. Допускаемые относительные отклонения результатов параллельных определений от их среднего арифметического при доверительной вероятности =0,95 составляют, % от измеряемой величины:
влажности | |||||||
2. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ГИГРОСКОПИЧЕСКОЙ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ
Сущность метода заключается в насыщении почвы парообразной влагой с последующим определением влажности почвы.
Предельное значение суммарной относительной погрешности метода при доверительной вероятности =0,95 составляет, % от измеряемой величины:
максимальной | гигроскопической | влажности | |||||||
2.1. Метод отбора проб
2.1.1. Отбор проб - по п.1.1.1.
2.1.2. Из пробы, поступившей на анализ, пинцетом удаляют крупные растительные остатки (стебли, дернина, крупные корни и т.д.). Почву высушивают на открытом воздухе до воздушно-сухого состояния, измельчают вручную в ступке по ГОСТ 9147 пестиком с резиновым наконечником. Минеральную почву допускается измельчать на специальных мельницах.
2.1.3. Измельченную почву просеивают через сито по НТД:
минеральную через сито с отверстиями диаметром 1 мм, торфяную - 2 мм.
2.1.4. Из измельченной и просеянной почвы методом квартования отбирают две аналитические пробы массой 5-15 г каждая.
2.2. Аппаратура, материалы и реактивы
Шкаф сушильный с регулятором температуры от 80 до 105°С с погрешностью регулирования до 2°С.
ГОСТ 24104 .
Эксикатор исполнения 2 по ГОСТ 25336 со вставкой исполнения 1 по ГОСТ 9147 .
Стаканчики стеклянные для взвешивания с крышками типа СН по ГОСТ 25336 .
Калька или пергаментная бумага, полиэтиленовая пленка.
Вазелин технический.
Калий сернокислый по ГОСТ 4145 , ч.д.а.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 .
Кальций хлористый технический.
2.3. Подготовка к анализу
2.3.1. Подготовка эксикатора с насыщенным раствором сернокислого калия
В эксикатор заливают дистиллированную воду, подогретую до (40±5)°С, слоем, равным высоты от дна эксикатора до фарфоровой вставки. Насыпают и растворяют при перемешивании сернокислый калий, пока на дне эксикатора не появятся нерастворяющиеся кристаллы сернокислого калия.
2.3.2. Подготовка стеклянных стаканчиков с крышками
Чистые пронумерованные стаканчики сушат в шкафу, охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием и взвешивают с погрешностью до 0,001 г.
2.4. Проведение анализа
2.4.1. Аналитические пробы, отобранные по пп.2.1.1-2.1.4, помещают в предварительно пронумерованные, высушенные и взвешенные стаканчики, подбирая диаметр стаканчиков таким образом, чтобы слой почвы в них не превышал 4 мм.
2.4.2. Стаканчики с почвой без крышек помещают в эксикатор с насыщенным раствором сернокислого калия для насыщения почвы парами воды. Крышку эксикатора закрывают герметично, добиваясь зеркального блеска поверхности шлифов, как указано в п.3 приложения 1. Для предотвращения конденсации паров воды при резких колебаниях температуры в помещении эксикатор помещают в теплоинерционную защиту (одеяло, пенопластовая оболочка и др.). Допускается насыщение почвы в вакуумных эксикаторах или в вакуумных шкафах.
2.4.3. Первое взвешивание стаканчиков с почвой производят через 15 суток после начала насыщения. Для этого открывают эксикатор, закрывают стаканчики с почвой крышками и взвешивают их с погрешностью не более 0,001 г. Затем крышки снимают и стаканчики с почвой снова помещают в эксикатор с раствором сернокислого калия для дополнительного насыщения, выполняя требования п.2.4.2.
2.4.4. Повторные взвешивания производят через каждые 5 дней. Насыщение почвы влагой считают законченным, если разность масс при повторных взвешиваниях составляет не более 0,005 г.
2.4.5. После окончания насыщения определяют влажность почвы по п.1.4, но при этом взвешивание производят с погрешностью не более 0,001 г.
2.5. Обработка результатов
2.5.1. Максимальную гигроскопическую влажность в процентах вычисляют по п.1.5.1.
За результат анализа принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений. Вычисление проводят до третьего десятичного знака с последующим округлением результата до второго десятичного знака.
2.5.2. Допускаемые относительные отклонения результатов параллельных определений от их среднего арифметического при доверительной вероятности =0,95 составляют, % от измеряемой величины:
максимальной | гигроскопической | влажности | |||||||
3. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ УСТОЙЧИВОГО ЗАВЯДАНИЯ РАСТЕНИЙ
Сущность метода заключается в выращивании растений методом вегетационных миниатюр, снижении запасов влаги в почве до устойчивой потери листьями растений тургора и определении влажности почвы.
Предельное значение суммарной относительной погрешности метода при доверительной вероятности =0,95 составляет, % от измеряемой величины:
влажности | устойчивого | завядания | ||||||
3.1. Метод отбора проб
3.1.1. Отбор проб - по п.1.1.1. Подготовка пробы - по п.2.1.2.
3.1.2. Почву измельчают вручную в ступке по ГОСТ 9147 пестиком с резиновым наконечником и просеивают через сито по ГОСТ 214 с отверстиями диаметром 3 мм.
3.1.3. В просеянной почве определяют влажность в процентах по пп.1.1.2-1.5.2.
3.1.4. Методом квартования отбирают две пробы почвы. Массу пробы влажной почвы () в граммах вычисляют по формуле
где - влажность почвы, %.
3.2. Aппаратура, материалы и реактивы
Стаканы стеклянные вместимостью 200 см, типа В, исполнения 1 или 2 по ГОСТ 25336 .
Установка дневного света, обеспечивающая освещенность площадки 5000 лк.
Психрометр аспирационный.
Кювета с крупнозернистым песком.
Цилиндры мерные вместимостью 100 и 250 см по ГОСТ 1770 .
Эксикатор исполнения 2 по ГОСТ 25336 со вставкой исполнения 1 по ГОСТ 9147 .
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г по ГОСТ 24104 .
Калька или полиэтиленовая пленка.
Аммоний фосфорнокислый однозамещенный по ГОСТ 3771 , ч.д.а.
Аммоний азотнокислый по ГОСТ 22867 , ч.д.а.
Калий азотнокислый по ГОСТ 4217 , ч.д.а.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 .
3.3. Подготовка к анализу
3.3.1. Готовят раствор питательной смеси из расчета 50 см на один стакан. Приготовление питательной смеси осуществляется растворением в 5 дм воды следующих солей:
аммония фосфорнокислого однозамещенного - 2,03 г;
аммония азотнокислого - 3,88 г;
калия азотнокислого - 2,68 г.
3.3.2. Из кальки вырезают кружки по размеру стакана для предохранения от испарения с поверхности почвы.
3.3.3. Отбирают для посева семена ячменя, овса или хлопчатника с всхожестью не менее 95% (семена 1-го класса по ГОСТ 10469 *, ГОСТ 10470 *, ГОСТ 5895). В районах хлопкосеяния для выращивания используют семена хлопчатника, во всех остальных - ячменя или овса.
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 52325-2005 .
3.3.4. Для проращивания семян берут кювету, заполненную обильно увлажненным песком. Увлажнение песка производят до такой степени, чтобы при наклоне кюветы на поверхности выступала вода. Семена укладывают равномерно, накрывая листом бумаги, и ставят в помещение с температурой (20±2)°С. Допускаются способы проращивания семян, установленные ГОСТ 12038 . Ход прорастания семян контролируют ежедневно.
3.4. Проведение анализа
3.4.1. Почву, отобранную для анализа по п.3.1.4, засыпают в стеклянные стаканы вместимостью 200 см. Легким постукиванием дна стакана о поверхность стола или шпателя о стенки стакана добиваются уплотнения почвы до объема 150 см. Если уровень почвы при засыпании ее в стакан ниже черты, анализ проводят без уплотнения.
3.4.2. Выращивание растений производят при увлажнении, близком к оптимальному, что соответствует следующим значениям влажности почвы:
песок, супесь - 10-15%;
легкий, средний суглинок - 15-25%;
тяжелый суглинок, глина - 25-35%.
Механический состав почвы определяют по данным лабораторного анализа; допускается визуальное определение по методике, приведенной в приложении 2.
Массу воды () в граммах, необходимую для достижения этого уровня увлажнения, вычисляют по формуле
где - оптимальная влажность почвы, соответствующая указанным интервалам и механическому составу почвы, %;
- влажность почвы, определенная по п.3.1.3, %.
Полив почвы до заданного уровня осуществляют сначала питательной смесью по 50 см на стакан, а затем чистой водой и контролируют по массе стакана с почвой. Взвешивание производят с погрешностью до 0,1 г.
3.4.3. Наклюнувшиеся семена с проросшим корешком длиной не более половины зерна выбирают пинцетом и высаживают в увлажненную почву по 5 шт. на один стакан. Семена высаживают в предварительно сделанные пинцетом лунки на глубину около 0,5 см, закрывая почвой. После посадки семян стаканы закрывают листом плотной бумаги для предотвращения быстрого высыхания поверхности почвы.
3.4.4. При появлении всходов бумагу снимают и помещают растения в стаканах под установку искусственного освещения с интенсивностью освещения (5000±500) лк. В центре установки на уровне травостоя помещают аспирационный психрометр. Растения выращивают при комнатной температуре и продолжительности освещения 16 ч в сутки.
3.4.5. Ежедневно производят контрольные взвешивания стаканов с погрешностью до 0,1 г. Когда влагозапасы в почве снизятся до нижнего предела оптимального увлажнения, соответствующего (75±5)% от оптимальной влажности, производят полив водой до оптимальной влажности, контролируя его взвешиванием с погрешностью до 0,1 г.
3.4.6. После появления первого (у хлопчатника первого настоящего) листа два растения из пяти удаляют, оставляя три наиболее развитых.
3.4.7. Ежедневно утром и в полуденные часы производят наблюдения за состоянием растений. Когда третий лист ячменя или овса разовьется до уровня второго, а у хлопчатника наступит фаза развертывания третьего настоящего листа, в заготовленных по размеру стакана кружках из кальки прорезают отверстия, в которые вставляют растения, а кружки из кальки укладывают на поверхность почвы так, чтобы края кальки не касались ростков. После этого на кружки насыпают песок ровным слоем толщиной не менее 2 см.
3.4.8. После засыпания кружков песком прекращают контрольные взвешивания и полив. Как только во время наблюдения будут замечены растения, у которых на всех листьях снижен тургор, их переставляют в эксикатор, где влажность воздуха близка к насыщению. Эксикатор помещают на ночь в теплоинерционную защиту из вспомогательных средств (одеяло, пенопластовая оболочка и др.) для предотвращения резких колебаний температуры и конденсации паров воды внутри эксикатора. Если к утру растение восстановило тургор хотя бы на одном листе, стакан возвращают под установку искусственного освещения. Если к утру тургор не восстановился ни на одном листе, то почва в этом стакане достигла влажности устойчивого завядания и стакан в тот же день разбирают.
3.4.9. Растения срезают. Удаляют песок, кальку и верхние 2 см почвы. Оставшуюся почву освобождают от корней и определяют влажность почвы по разд.1, которая является влажностью устойчивого завядания растений.
3.5. Обработка результатов
3.5.1. Влажность устойчивого завядания растений () в процентах вычисляют по формуле п.1.5.1.
За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов четырех параллельных определений. Результат вычисляют в процентах до второго десятичного знака с последующим округлением до первого десятичного знака.
3.5.2. Допускаемые относительные отклонения результатов параллельных определений от их среднего арифметического при доверительной вероятности =0,95 составляют, % от измеряемой величины:
влажности | устойчивого | завядания | ||||||
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). ПОДГОТОВКА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
1. Установка и регулировка весов
Лабораторные весы 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 100 г по ГОСТ 24104 устанавливают по уровню, затем устанавливают начало шкалы, соответствующее 0,0 г. Правильность установки весов и их регулирования проверяют гирями 2-го класса точности. Начало шкалы, середина шкалы, соответствующая 50,0 г, и конец шкалы, соответствующий 100,0 г, должны совпадать с указанными делениями шкалы с погрешностью не более 0,1 г. При несовпадении, превышающем 0,1 г, регулировочными винтами добиваются необходимого совпадения. Весы позволяют работать в интервалах 0-100, 100-200, 200-300, 300-400 и 400-500 г. Указанные требования должны выполняться в каждом из этих интервалов.
2. Установка и регулировка сушильного шкафа
Сушильный шкаф включают в электросеть, регулировочным устройством задают нужную температуру в соответствии с п.1.4.3 настоящего стандарта и выдерживают в рабочем состоянии 1 ч. Правильно отрегулированный шкаф поддерживает заданную температуру с погрешностью не более 2°С во всех точках рабочей камеры.
3. Подготовка эксикатора
Чистый сухой эксикатор заполняют прокаленным хлористым кальцием. Прокаливание производят в сковороде или другой аналогичной посуде на газовой горелке или электрической плитке до прекращения выделения влаги. Выделение влаги контролируется визуально по запотеванию часового стекла, которое в течение 3-5 с держат тигельными щипцами над прокаливаемым хлористым кальцием.
Прокаленным хлористым кальцием заполняют 2/3 объема нижней части эксикатора под фарфоровой вставкой. Шлифы эксикатора смазывают техническим вазелином до зеркального блеска. На боковой стенке эксикатора снаружи восковым карандашом ставят дату прокаливания.
Периодически, по мере насыщения хлористого кальция влагой, прокаливание повторяют вновь. Насыщение реактива влагой определяют визуально по характерному заплыванию граней, а также по увеличению массы стаканчика с почвой, стоявшего в закрытом эксикаторе.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). ВИЗУАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЧВЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
Берут 3-4 г почвы и увлажняют до состояния густой пасты. Вода при этом из почвы не отжимается. Хорошо размятую и перемешанную в руках почву раскатывают на ладони в шнур толщиной около 3 мм, затем сворачивают его в кольцо диаметром примерно 3 см.
В зависимости от механического состава почвы шнур при скатывании принимает различный вид:
шнур не образуется | Песок; | |||
зачатки шнура | Супесь; | |||
шнур, дробящийся при скатывании | Легкий суглинок; | |||
шнур сплошной, кольцо, распадающееся при свертывании | Средний суглинок; | |||
шнур сплошной, кольцо с трещинами | Тяжелый суглинок; | |||
шнур сплошной, кольцо стойкое | ||||
Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2006
Водные свойства почвы. Методы определения влажности почвы
К основным водным свойствам почвы относят ее водопроницаемость, водоудерживающую и водоподъемную способности.
Водопроницаемостью почвы принято называть способность почвы впитывать и пропускать через себя воду из верхних ее горизонтов в нижние. Ее можно разделить на две стадии. Первая стадия принято называть впитыванием и проявляется в более сухих почвах, когда свободные от влаги поры начинают заполняться водой. В течение периода впитывания водопроницаемость почвы под лесом значительно выше, чем в почве на открытой местности, что объясняется лучшей структурой лесных почв. С окончанием впитывания водопроницаемость лесных почв и прилегающих почв на открытой местности выравнивается.
Вторая стадия представлена фильтрацией. Она, как правило, проявляется во время обильных осадков. В это время в почве, которая уже полностью насыщена водой, влага начинает передвигаться под влиянием силы тяжести и градиента напора.
Водопроницаемость зависит от механического состава, содержания перегноя и оструктуренности почв. Интенсивность водопроницаемости почвы зависит от размера и количества пор.
Размещено на реф.рф
Легкие песчаные и супесчаные почвы, имеющие большое количество крупных пор, всегда отличаются высокой водопроницаемостью.
Водоудерживающая способность - это способность удерживать в своих порах воду. Для характеристики водоудерживающей способности почвы введено понятие ее влагоёмкости. Влагоёмкостью называют наибольшее количество воды, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ может удерживать почва с помощью тех или иных сил. Обычно она выражается в процентах от массы сухой почвы. Одним из факторов водоудерживающей способности почв является свойство почвенных частиц сорбировать на своей поверхности парообразную влагу. Такая способность почвы получила название гигроскопичности, а сама парообразная влага, удерживаемая на поверхности твердой фазы – гигроскопической.
Величина гигроскопической влажности зависит от удельной поверхности почвы, содержания в ней гумуса, состава обменных оснований и состава минералов. Чем выше влажность воздуха, тем больше гигроскопичность почвы. Гигроскопичность увеличивается с повышением гумусированности почвы и емкости поглощения катионов.
Максимальная гигроскопичная влажность (МГВ) - ϶ᴛᴏ наибольшее количество влаги, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ абсолютно сухая почва может поглотить из воздуха, почти полностью насыщенного парами (с относительной влажностью 100%). МГВ является очень важным показателем, так как с его помощью можно рассчитать влажность устойчивого завядания растений и соответственно запасы труднодоступной влаги в почве.
При относительной влажности воздуха более 80% сорбция водяных паров сопровождается конденсацией влаги на стыках между частицами почвы, что происходит из-за более низкой упругости водяного пара над вогнутой поверхностью. По этой причине почва, насыщенная до максимальной гигроскопической влажности, при соприкосновении с водой сохраняет способность притягивать ее новые порции. Такая влага, конденсированная на вогнутых поверхностях и удерживаемая почвой с меньшей силой, принято называть рыхлосвязанной водой .
Наибольшее количество прочносвязной влаги, которая может удерживаться на поверхности почвенных частиц с помощью сорбционных сил, характеризуется максимальной адсорбционной влагоёмкостью (МАВ). Этот вид влагоёмкости обычно на 30-40% меньше, чем максимальная гигроскопическая влажность.
Наибольшее количество рыхлосвязанной воды, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ почва может удержать с помощью сил молекулярного притяжения,принято называть максимальной молекулярной влагоёмкостью (ММВ) . У песчаных почв ММВ не превышает 5-7%, а толщина плёнки вокруг почвенных частиц составляет несколько десятков молекул. У глинистых почв ММВ может достигать 25-30%, однако у них из-за меньшего диаметра пор пленка рыхлосвязанной воды должна быть значительно тоньше.
Полной влагоёмкостью (ПВ)
принято называть наибольшее количество воды, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ может поглотить почва при полном заполнении всех ее пор.
Размещено на реф.рф
В таком состоянии почва может находиться долгое время лишь в том случае, в случае если влага в крупных некапиллярных порах подпирается снизу грунтовыми водами. В случае если этого не происходит, то гравитационные воды стекают под действием силы тяжести вниз. В этом случае почва переходит в состояние увлажнения, называемое наименьшей (НВ) или предельно-полевой влагоемкостью.
Наблюдается в горизонте грунтовых вод, а также при чрезмерном увлажнении ее поливными водами или дождями ливневого характера.
Оптимальной влажностью для большинства сельскохозяйственных растений условно принято считать влажность, приблизительно равную 50% полной влагоёмкости почвы.
Наименьшая (НВ) или предельно-полевая влагоёмкость (ППВ) - ϶ᴛᴏ наибольшее количество влаги, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ может удерживать почва после стекания гравитационной воды при отсутствии слоистости почвы и глубоком залегании грунтовых вод. В хорошо оструктуренных тяжелых почвах значение данного показателя составляет 30-35% от массы сухой почвы, в песчаных почвах - 10-15%.
Наибольшее количество капиллярно-подпертой влаги, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ может удержать почва над уровнем грунтовых вод принято называть капиллярной влагоёмкостью (КВ). Эта влагоемкость зависит от количества капиллярных пор и глубины залегания грунтовых вод. Чем ближе к почве располагаются грунтовые воды, тем выше ее капиллярная влагоемкость.
Все виды влагоёмкости зависят от механического состава, содержания перегноя, структурности почвы. Почвы глинистые, структурные, с более высоким содержанием перегноя более влагоёмки, чем почвы песчаные, супесчаные, где меньше перегноя, хуже структура и более легкий механический состав.
Водоподъемная способность - это свойство почвы поднимать влагу по капиллярным порам из нижних слоев в верхние. Наиболее интенсивно вода передвигается за счёт капиллярных сил в порах, диаметр которых находится в пределах 0,1-0,003 мм. С увеличением диаметра пор скорость поднятия воды увеличивается, однако высота ее подъема падает. Поры, размер которых менее 0,003 мм, как правило, заполнены связанной пленочной влагой и в них высота и скорость подъема воды заметно снижаются. Вода в таких порах передвигается как пленочная. Капиллярные силы начинают проявляться в порах диаметром менее 8 мм. Наибольшей капиллярной силой обладают поры размером от 100 до 3 мкм(микрон).
Влажность почвы подразделяют на абсолютную и относительную.
Абсолютная влажность - это общее количество воды в почве, выраженное в процентах по отношению к массе почвы.
Относительная влажность - отношение абсолютной влажности данной почвы к ее предельно-полевой влагоемкости.
По относительной и абсолютной влажности почвы определяют доступность почвенной влаги культурным растениям.
Влажность завядания растений - влажность почвы, при которой у растений появляются признаки завядания, не исчезающие при помещении растений в атмосферу, насыщенную водяными парами, то есть это нижний предел доступности растениям влаги. Зная абсолютную влажность и влажность завядания растений, можно рассчитать запас продуктивной влаги.
Продуктивная (активная) влага - количество воды сверх влажности завядания, используемое растениями для создания урожая. Так, в случае если абсолютная влажность данной почвы в пахотном слое составляет 43 %, а влажность завядания - 13 %, то запас продуктивной влаги равняется 30 %. Для удобства определения количество продуктивной влаги выражают в миллиметрах водяного столба. В таком виде продуктивную влагу легче сопоставлять с количеством осадков. Каждый миллиметр воды на площади 1 га соответствует 10 т воды.
Водные свойства почвы. Методы определения влажности почвы - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Водные свойства почвы. Методы определения влажности почвы" 2017, 2018.
Влажность почвы - это содержание в почве влаги в трех состояниях (твердом, жидком и газообразном). Влажность почвы выражается в процентах от массы сухой почвы или от объема. От этой величины соотношения, влаги и воздуха в почве, зависит в большей степени рост и развитие растений.
Как определить влажность почвы
Для определения и расчета влажности почвы на дачном участке нужно взять 20 граммов почвы, отмеренной на технических весах с точностью до 0,1 грамма, поместить в предварительно взвешенный металлический или фарфоровый стаканчик (или тигель, который можно купить в специальном магазине "Медицинская техника") объемом 50 миллилитров.
Поставить в духовку с температурой 100 градусов на 5-6 часов.
Самое, конечно, оптимальное - использовать сушильный шкаф, но, как говорится, за неимением...
Высушенную почву взвесьте и рассчитайте содержание в ней воды по формулам:
Полученные результаты помогут вам определить необходимость полива .
Особо надо оговорить следующее. Острая необходимость в поливе возникает при снижении влажности до уровня, при котором растения начинают вянуть. Такой уровень называется влажностью завядания и зависит от вида растений и свойств почвы.
В среднем влажность завядания составляет:
В песчаных почвах -1 -3 процента,
В супесях - 3-6, в суглинках - 6-15,
В глинах - 10-15,
В торфяных почвах - 50-60 процентов.
Оптимальная влажность для растений на песчаных и супесчаных почвах - от 10 до 20 процентов, на глинистых и суглинистых - 20-45.
