Страница 2 из 6

Тема 2. Методы определения влажности почвы

Задание. Знать методы определения влажности почвы, уметь пользоваться оборудованием и приборами при определении влажности.

Вода участвует во всех почвенных процессах, она является незаменимым фактором жизни растения. Рост и развитие растения находится в тесной связи с влажностью почвы. Влажность почвы характеризуется содержанием влаги в ней, ее выражают в процентах к массе сухой почвы, в процентах к обьему почвы, в процентах к полевой влагоемкости. В зависимости от целей и задач влажность почвы определяют по отдельным частям пахотного слоя, на глубину расположения корневой системы, на глубину одного – двух, а иногда трех метров. Для определения влажности почвы применяются следующие методы:

2.1. Термостатно-весовой метод определения влажности почвы. Пробы почвы для определения влажности берут в полевых условиях специальным почвенным буром, погружая его с помощью специальных меток на штанге на заданную глубину. Повторность отбора почвенных проб 4 - 6-кратная.

Образцы почвы массой 20 - 90 г, извлеченные с помощью бура, помещают в бюксы с плотно закрывающимися крышками. Бюксы доставляют в лабораторию и взвешивают на технических или электротехнических весах ВЛТК-500.

Перед взвешиванием бюкс и его крышку тщательно протирают, чтобы очистить от прилипшей почвы, пыли и др. Крышку надевают на дно бюкса, взвешивают, показания весов заносят в заранее подготовленную таблицу.

После этого бюксы помещают в сушильный шкаф, сначала на верхнюю полочку, затем на среднюю и в последнюю очередь на нижнюю. Если в момент такой загрузки сушильного шкафа один из бюксов опрокинется, то его почва не попадет в другие бюксы и не вызовет ошибки в определении влажности.

Почву, богатую органическим веществом, сушат при температуре 105°С до постоянной массы в течение 7 - 8 ч.

И. С. Грабовский предложил видоизмененный весовой метод определения влажности, заключающийся в том, что образцы сушат при температуре 140 - 1500С. Процесс высушивания при этом продолжается 2 - 2,5 ч, что ускоряет проведение анализа. Погрешность определения в сторону завышения показателя составляет всего 0,1 - 0,6 %.

Метод ускоренной сушки при температуре 140 - 150°С, учитывая значительную экономию времени и электрической энергии можно применять для определения влажности малогумусных песчаных, супесчаных и суглинистых почв.

Теплые бюксы с почвой переносят в эксикаторы, на дне которых имеется хлористый кальций. После охлаждения в эксикаторе взвешивают.

Влажность почвы определяют по формуле 1:

Где: В - влажность почвы в % от массы ее в сухом состоянии;

А - масса испарившейся воды, г;

Р - масса сухой почвой, г.

Все данные при определении влажности почвы весовым методом заносятся в таблицу 8, в которой дан пример полного расчета для одного слоя почвы.

Таблица 8

Суммируя показатели влажности почвы, соответствующего слоя всех повторений и разделив сумму на количество определений, находят среднюю влажность данного слоя. Подобным образом поступают и при расчетах средней влажности исследуемого слоя почвы. Полученный результат затем используют при определении запасов влаги в почве или при установлении поливной нормы.

Лабораторно-практические занятия проводят по звеньям, в каждое из которых входят 3-4 человека. С целью развития у студентов умения анализировать экспериментальные данные, образцы почвы при определении влажности следует отбирать на двух-трех различных по увлажнению агрофонах.

2.2. Метод ускоренной сушки. Спиртовой метод определения влажности почвы. Образцы почвы при этом методе высушивают путем спиртового обжига. Метод основан на способности спирта поглощать воду из почвы, а при сгорании испарять ее.

Техника определения влажности почвы, предложенная П. В. Ивановым (1953 г) заключается в следующем. В стандартные алюминиевые бюксы, предварительно взвешенные, помещают ровным слоем 10-15 г исследуемой почвы и взвешивают. Затем в бюксы наливают 4-5 мл спирта, стараясь при этом равномерно смочить почву, и поджигают его. Эту операцию повторяют 2-4 раза, используя 2-3 мл спирта.

После каждого обжига бюксы встряхивают, чтобы более равномерно и быстро высушить почвенный образец. Не следует перемешивать образец спичкой или деревянной палочкой, так как часть почвы остается на этих предметах и точность определения снижается. Из-за недостатка кислорода в бюксе сгорания органического вещества почти не происходит. После последнего обжига спиртом бюксы охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Влажность почвы при спиртовом методе определения вычисляют так же, как и при весовом. Спиртовой метод определения влажности достаточно точен для слабогумусированных почв. Расхождение по сравнению с высушиванием в сушильном шкафу для песчаных и супесчаных почв не превышает ±0,2%. В почвах, богатых органическим веществом, ошибка значительно больше и составляет 1,1-1,2 %.

Спиртовой метод определения влажности почвы может осуществляться и другим способом. Навеску почвы обрабатывают спиртом, крепость которого должна быть не менее 80%. Концентрацию спирта измеряют специальным ареометром до и после, смешивания с почвой (С0-С1). Содержание воды в навеске (А) , вычисляют по формуле:

	В (С0 – С1)

Где в - масса взятого спирта, г.

Дальнейший расчет производят так же, как и при весовом методе.

Спиртовой метод определения влажности отличается быстротой и не требует сложного оборудования. Для анализа можно использовать этиловый, метиловый, пропиловый и древесный спирты, соблюдая при этом правила техники безопасности.

Спиртовой метод положен в основу изготовления оригинального влагомера карманного типа, с огневой сушкой. Огневой влагомер позволяет сократить время искусственной сушки образцов почвы до 8-10 мин.

Основная ячейка влагомера состоит из металлической пластинки-основания, пластинки для размещения на ней таблетки сухого спирта и полукруглой подставки для почвенного стаканчика. В приборе имеются четыре ячейки для сушки одновременно четырех проб. Кроме того, в комплект прибора входят десять бюксов, весы, складной почвенный бур для взятия почвенных образцов до глубины 60 см и нож для выемки проб из бура.

2.3. Косвенный метод при помощи электровлагомера «Днестр – 1». С помощью прибора «Днестр-1», сконструированного Л. Н. Бабушкиным (1965), определяют влажность почвы в процентах наименьшей влагоемкости без извлечения почвенных образцов.

Принцип действия прибора «Днестр-1» основан на зависимости электродвижущей силы поляризации металлических электродов, возникающей при прохождении постоянного тока, от влажности почвы, с которой они соприкасаются.

Электрощуп «Днестр-1» предназначен для определения влажности почвы с целью диагностики сроков полива на орошаемых участках при температуре почвы от +1 до +50°С. Рабочий диапазон прибора от 25 до 110 % наименьшей влагоемкости.

«Днестр-1» можно применять на удобренных или слабозасоленных почвах (хлоридное засоление до 0,2 %, сульфатное до 0,5 %). Погрешность показаний не более ±5 % наименьшей влагоемкости; время определения - 1 мин.

Конструктивно прибор выполнен в виде двух отдельных частей: измерительного щупа с соединительным шнуром, и источника питания с блоком указателем.

Измерительный щуп состоит из двух металлических электродов, припаянных к плоским токоведущим пружинам, наконечника, и защитного кожуха.

Перед использованием прибора необходимо проверить установку стрелки микроамперметра на нулевую отметку шкалы. Для этого первый тумблер ставят в положение «выкл.», а второй - в положение - «отсчет», вращая с помощью отвертки шлиц корректора микроамперметра, устанавливают стрелку прибора на отметку «0».

Для определения влажности почвы электрощуп соединяют с прибором кабельной вилкой, вдавливают его в почву на требуемую глубину и открывают, для чего, придерживая рукоятку, поднимают скобу с кожухом вверх до упора (рис.1).

Влажности на поправочный коэффициент, который определяют по графику 1. После снятия отсчета опускает кожух щупа, извлекают его из почвы и очищают контакты и стержень. Правила пользования прибором и градуировочная таблица перевода показаний микроамперметра в % НВ при рабочем токе 60 мкА помещены на панели прибора (Приложение 1).

1. График поправочных коэффициентов с учетом температуры почвы.

При работе на сухих почвах (с влажностью ниже 61% НВ) используют рабочий ток 32 или 16 мкА, а при влажности почвы выше 92 % НВ - 100 мкА.

Для пересчета данных в проценты к массе сухой почвы необходимо знать ее наименьшую влагоемкость. Например, наименьшая влагоемкость темно-каштановой, среднесуглинистой почвы равна 20 % от ее массы в сухом состоянии. При определении влажности прибором «Днестр - 1» получили величину, равную 76 % НВ. В данном примере влажность почвы в процентах к ее абсолютно сухой массе находят следующим образом: х =76 20/100= 15,2%.

Данные измерений записываются в таблицу 9.

Таблица 9

Определение влажности почвы

2.4. Определение влажности почвы при помощи тензиометра АМ -20-11 .

Принцип работы прибора. Действие тензиометра основано на способности сосущей силы почвы вызывать понижение давления (разрежение) в замкнутом сосуде, объем воды в котором соединен с почвой через пористый наконечник. Величина разрежения или сосущая сила почвы изменяет положение центра мембраны, представляющей собой чувствительный элемент прибора и одновременно являющийся участком поверхности замкнутого сосуда, содержащего определенный объем воды. Почва, в силу присущих ей свойств, через пористый наконечник начинает всасывать из герметически закрытого объема воду, вследствие чего мембрана тензиометра прогибается внутрь. В прогнувшейся мембране возникают силы упругости, действующие в направлении, противоположном сосущей силы почвы. Когда указанные силы сравняются по своей величине, наступает равновесие, и процесс высасывания воды из тензиометра прекращается. Если сосущая сила почвы уменьшится, то произойдет обратный процесс: под действием преобладающих упругих сил мембраны тензиометр начнет всасывать воду из почвы, и центр мембраны начнет возвращаться к начальному положению. Когда сила упругости мембраны сравняется с сосущей силой почвы, процесс всасывания из почвы прекращается. Таким образом, увеличение и уменьшение сосущей силы почвы полностью характеризуется положением центра мембраны. Величина прогиба центра мембраны измеряется индикатором. После окончания измерения индикатор снимается наблюдателем. Одним съемным индикатором можно обслужить группу тензиометров. Несовпадение показаний тензиометров при установке разных индикаторов может быть в пределах ±0,25 малого деления шкалы индикатора.

Устройство прибора . Тензиометр (рис. 2) Состоит из следующих узлов и деталей: герметичный объем, состоящий из трубки 7, длина которой соответствует

Рис 2. Устройство тензиометра.

Горизонту заглубления тензиометра; чашки 8, размещенной в верхнем конце трубки и снабженной гофрированной мембраной 11; сверху наконечник трубки закрывается герметичной самоцентрирующейся пробкой 10 с резиновой прокладкой 9; сбоку, против гофрированной мембраны, расположены кронштейн 15 со втулкой 14 и гнездом 13, снабженным пружинным фиксатором 12, для установки и фиксирования переносного индикатора; нижняя часть трубки герметично соединена со специальным наконечником 1. Наконечник представляет сабой полупроницаемую перегородку с максимальным диаметром пор 0,9-1,9 мкм. Герметичность соединения наконечника с трубкой обеспечивается уплотнителем, состоящим из пробки 3, гайки 5. шайбы 4 и конуса 2; - нижняя часть трубки 7, которая при установке прибора оказывается в почве, защищена трубкой 6 со специальным зажимом 16. Переносной съемный индикатор 3 (рис; 3) выполнен на базе стандартного инструментального индикатора часового типа. Он оборудован втулкой 4 с фланцем - лыской и остроугольной кольцевой проточкой, куда упирается зуб пружинного фиксатора в тензиометре. На фланце у втулки закреплена возвратная фасонная пружина 1, которая удерживает индикатор от перемещения вдоль оси гнезда. Во фланец завинчивается винт 2, который фиксирует обод шкалы индикатора, 3 – индикатор, с которого считываются показания.

Рис 3. Устройство съемного индикатора

Подготовка прибора к работе. При получении тензиометра следует ознакомиться с его описанием и проверить наличие комплекта. Во избежание замасливания наконечника тензиометра до момента установки прибора в почву, также как и запасные наконечники, должен быть защищен полиэтиленовым чехлам. Незащищенный наконечник трогать руками и вводить в соприкосновение с другими предметами ВОСПРЕЩАЕТСЯ

Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной фаз. Основной является твердая составляющая. Она включает органические, органоминеральные и минеральные соединения.

Целью работы является определение содержания в почве жидкообразной (чаще водной) составляющей. Почва даже в воздушно-сухом состоянии содержит некоторое количество влаги, называемой гигроскопической w г. Это связано с адсорбированием парообразной влаги из воздуха и прочным удерживанием ее на поверхности частиц.

Наибольшее количество гигроскопической влаги почва содержит при полном насыщении воздуха водяными парами (т.е. при φ=100%), это максимальная гигроскопическая влага w макс.г.

Влажность почвы в полевых условиях характеризуют полевой влажностьюw п. Содержание влаги в почве колеблется в значительных пределах, т.к. почва может находиться как в абсолютно сухом, так и в переувлажненном состоянии.

Количество воды в почве оценивается показателями влажности.

Отношение массы содержащейся воды в почве m в к общей массе образца m, выраженное в процентах, называется относительной влажностью ω ,

Относительная влажность изменяется от 0 до 100%.

Отношение массы воды в почве к массе ее сухого вещества m с, выраженное в процентах, называется абсолютной влажностью W ,

Абсолютная влажность изменяется от 0 до бесконечности.

Отношение массы воды в почве к массе сухого вещества, выраженное в долях единицы, называется влагосодержанием U ,

U = , кг/кг. (3)

В почвоведении наиболее часто пользуются показателем абсолютной влажности. При составлении проектов мелиорации почв пользуются как относительной, так и абсолютной влажностью.

Между относительной и абсолютной влажностями существует взаимосвязь. Ее выводят из соотношений:

Если числитель и знаменатель умножить на величину , то используя выражение (2), можно получить:

Аналогичным образом можно записать

Если числитель и знаменатель умножить на величину , то используя выражение (1), находим:

Между влажностью и массой почвы существует взаимосвязь. Из выражения (1) можно рассчитать массу воды в почве

а также массу сухого вещества

m с = m - m в = m - = , кг.

В одном и том же образце при изменении влажности и соответственно общей массы почвы количество сухого вещества остается постоянным. В связи с этим для пересчета массы почвы m 1 с одной влажности w 1 на массу почвы m 2 c влажностью ω 2 можно воспользоваться равенством

. (4)

Формула (4) часто используется на практике и известна под названием формулы пересчета массы почвы с одной влажности на другую.

Методы определения влажности подразделяются на прямые и косвенные. Прямые методы основаны на удалении воды в процессе сушки и определении потери массы, соответствующей испарившейся влаге. Косвенные (физико-химические)основаны на зависимости физических (химических) свойств почвы от содержания влаги в ней.

К прямым методам определения влажности почв относятся:

· Стандартный .Влажность определяется сушкой в сушильном шкафу при температуре 100-105°С. В бюкс помещают около 5 г почвы, просеянной через сито с отверстиями 1 мм. Бюкс с открытой крышкой помещают в сушильный шкаф и сушат около 3 часов. Затем бюксы вынимают из шкафа, закрывают крышки, охлаждают, взвешивают. Повторные сушки по 2 часа проводят до достижения постоянной массы почвы или пока разница не будет превышать 0,01 г. Взвешивания производят на технических весах 1 класса с точностью 0,01 г.

· Ускоренный. Как и стандартный, основан на высушивании навесок почвы в сушильном шкафу. Отличие - в высушивании навески почвы при более высокой температуре, а именно 150-160°С. Повышенная температура в шкафу позволяет значительно сократить время удаления влаги из почвы. Точность анализа при этом понижается, так как при этой температуре процессы окисления и распада органического вещества происходят более интенсивно, чем при температуре 100-105°С.

· Ускоренные. С применением для сушки ламп - термоизлучателей и электрических осветительных ламп.

К косвенным (физическим) методам определения влажности почв относятся:

· Нейтронный метод . Его сущность заключается в том, что при облучении быстрыми нейтронами вещества, содержащего влагу, скорость нейтронов уменьшается от воздействия атомов водорода. Интенсивность потока замедленных нейтронов пропорциональна объемному водородосодержанию, по которому можно определить влажность.

· Емкостной метод . Основан на зависимости электрических свойств от влажности вещества. При этом измеряются диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери материала посредством измерения емкости электрического конденсатора, в котором роль диэлектрика играет исследуемый материал.

· Метод холодной сушки . Основан на обезвоживании почвы погло-тителями: СаСl 2 , Н 2 SО 4 , Р 2 О 5 и др. Пробу почвы (8-10 г) помещают в вакуум-эксикатор, на дне которого находится один из указанных поглотителей. Из эксикатора выкачивают воздух до 1-2 см рт. ст. Затем эксикатор ставят на 4 часа на кипящую водяную баню, после чего сушка считается законченной.

· Пикнометрический метод . Навеску влажной почвы m погружают в пикнометр, заливая до метки водой, после чего определяют ее массу в воде m 1 . Массу абсолютно сухой почвы m с вычисляют по формуле

где r 1 - плотность твердой фазы почвы.

Затем рассчитывается абсолютная влажность почвы

Для полевых определений влажности почв метод дает приемлемую точность.

Целью работы является определение влажности почвы.

Последовательность выполнения работы

Определение влажности почв с любым содержанием влаги в работе производится ускоренным методом: сушкой в сушильном шкафу при температуре 150-160°С.

Порядок выполнения анализа

1. Каждый студент взвешивает бюкс на технических весах 1 класса с точностью до 0,01 г.

2. В бюкс помещается около 7 г почвы.

3. Взвешивается бюкс с почвой.

4. Бюкс с почвой в открытом виде помещают в сушильный шкаф, предварительно прогретый до температуры 170°С.

5. Сушку ведут при температуре 150-160°С в течение 45 мин.

6. По окончании сушки бюкс вынимают, закрывают крышкой и охлаждают в эксикаторе в течение 5-10 мин.

7. После охлаждения бюкс с почвой взвешивают.

8. Общую убыль массы образца принимают за содержание влаги в аналитической пробе.

9. Расчет влажности производят по формулам (1), (2), и (3). Результаты заносятся в табл. 1.

Экспериментальные данные проверяются и подписываются преподавателем в конце лабораторных занятий. После выполнения расчетов оформленная работа подлежит защите.

Пример оформления работы

Объект сушки:

Температура сушки в сушильном шкафу °С.

Время сушки мин.

Таблица 1. Результаты определения влажности почвы

Контрольные вопросы

1. Виды влажности почв.

2. Показатели влажности почв. Их взаимосвязь.

3. Пересчет массы почвы с одной влажности на другую.

4. Масса сухой почвы.

5. Прямые методы определения влажности.

6. Косвенные методы определения влажности.

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.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПОЧВЫ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ , МАКСИМАЛЬНОЙ
ГИГРОСКОПИЧЕСКОЙ ВЛАЖНОСТИ И ВЛАЖНОСТИ
УСТОЙЧИВОГО ЗАВЯДАНИЯ РАСТЕНИЙ

ГОСТ 28268 - 89

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО УПРАВЛЕНИЮ
КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И СТАНДАРТАМ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения с 01.06.9 0

до 01.06.95

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

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.

7 - при влажности почвы до 10 %;

5»» »св. 10 %.

1.1. Метод отбора проб

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 помешают 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 - 3ч, других - 5ч;

загипсованных почв - 8ч.

Время последующего высушивания:

песчаных почв - 1 ч;

других почв, в том числе загипсованных - 2ч.

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 ( W ) в процентах вычисляют по формуле

где m 1 - масса влажной почвы со стаканчиком и крышкой, г;

- масса высушенной почвы со стаканчиком и крышкой, г;

m - 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 Р=0,95 составляют, % от измеряемой величины:

5 - при влажности почвы до 10 %;

3»»» св. 10 %.

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 Р=0,95 составляет, % от измеряемой величины:

10 - при максимальной гигроскопической влажности до 5 %;

7»»»св. 5 %.

2.1. Метод отбора проб

2.1.1 . Отбор проб - по .

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 пестиком с резиновым наконечником. Минеральную почву допускается измельчать на специальных мельницах.

2.1.3 . Измельченную почву просеивают через сито по ГОСТ 214: 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.

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 .

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 1/2 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. - , 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 . 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

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 , 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

За результат анализа принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений. Вычисление проводят до третьего десятичного знака с последующим округление до результата до второго десятичного знака,

2.5.2. Допускаемые относительные отклонения результатов параллельных определений от их среднего арифметического при доверительной вероятности Р=0,95 составляют, % от измеряемой величины:

7 - при максимальной гигроскопической влажности почвы до 5 %

5»»»» св. 5 %.

3. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ УСТОЙЧИВОГО ЗАВЯДАНИЯ РАСТЕНИЯ

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 Р=0,95 составляет, % от измеряемой величины:

10 - при влажности устойчивого завядания до 10 %;

7»»»св. 10 %.

3.1. Метод отбора проб

3.1.1. Отбор проб - по . Подготовка пробы - по

3.1.2 . Почву измельчают вручную в ступке по 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. -

3.1.4 . Методом квартования отбирают две пробы почвы. Массу пробы влажной почвы (m вп ) в граммах вычисляют по формуле

m вп = 1,65 W - 165,

где W - влажность почвы, %.

3.2 . Аппаратура, материалы и реактивы

Стаканы стеклянные вместимостью 200 см 3 , 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 3 но .

Эксикатор исполнения 2 по ГОСТ 25336 со вставкой исполнения 1 по .

Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г по .

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 .

3.3. Подготовка к анализу

3.3.1. Готовят раствор питательной смеси из расчета 50 см 3 на один стакан. Приготовление питательной смеси осуществляется растворением в 5 дм 3 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.

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 , засыпают в стеклянные стаканы вместимостью 200 см 3 . Легким постукиванием дна стакана о поверхность стола или шпателя о стенки стакана добиваются уплотнения почвы до объема 150 см 3 . Если 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 почв и:

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 .

Массу воды (m В ) в граммах, необходимую для достижения этого уровня увлажнения, вычисляют по формуле

где W опт - оптимальная влажность почвы, соответствующая указанным интервалам и механическому составу почвы, %;

W - влажность почвы, определенная по , %. Полив почвы до заданного уровня осуществляют сначала питательной смесью по 50 см 3 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 , которая является влажностью устойчивого завядания растений.

3.5. Обработка результатов

3.5.1. Влажность устойчивого завядания растений ( W B 3 ) в процентах вычисляют по формуле .

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 Р=0,95 составляют, % от измеряемой величины:

7 - при влажности устойчивого завядания до 10 %;

5 »» » » св . 10 %.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

ПОДГОТОВКА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ

1. Установка и регулировка весов

Весы лабораторные общего назначения 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 100 г по устанавливают по уровню, затем устанавливают начало шкалы, соответствующее 0,0 г. Правильность установки носов 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 выполниться в каждом из этих интервалов.

2. Установка и регулировка сушильного шкафа

Изобретение относится к почвоведению, мелиорации и земледелию. На поле, где запланированы наблюдения за влажностью почвы, предварительно, однократно, в начале вегетации растений определяют плотность почвы с ненарушенным сложением общеизвестным методом с помощью режущего кольца или цилиндра, после чего в течение всего вегетационного периода, по мере необходимости, буром, позволяющим отбирать почву с ненарушенным сложением, по горизонтам берут образцы определенного объема и взвешивают их на технических весах, прямо в поле и без сушки образца в термостате (сушильном шкафу) определяют влажность почвы как разность плотностей почв с ненарушенным сложением во влажном и сухом состоянии, отнесенную к плотности почвы с ненарушенным сложением и выраженную в процентах от массы сухой почвы. Достигается упрощение, ускорение и повышение оперативности определения. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к почвоведению, мелиорации и земледелию и может быть использовано для оперативного определения влажности почвы, назначения сроков проведения очередных вегетационных поливов всех сельскохозяйственных культур, как в открытом грунте, так и в теплицах.

Известно несколько способов (методов) определения влажности почвы и назначения сроков проведения очередных вегетационных поливов сельскохозяйственных культур, которые можно объединить в следующие группы:

Весовой (термостатно-весовой), основанный на высушивании и взвешивании образцов почвы;

Тензометрический, основанный на измерении напряжения почвенной влаги поверхностными силами, возникающими на границе фаз;

Радиоактивный, в основу которого положено изменение интенсивности радиоактивного излучения помещенных в почву источников радиации при взаимодействии с молекулами воды или атомами водорода;

Электрический, при котором измеряются электрическое сопротивление, проводимость, емкость и индуктивность почвы, зависящие от ее влажности;

Оптический, при котором измеряется степень поглощения или отражения лучевой энергии, зависящие от влажности объекта;

Экспресс-методы: по состоянию растений, морфологическим признакам, физиологическим показателям, органолептическим признакам почвы, по которым определяют обеспеченность растений почвенной влагой и степень ее влажности (Плюснин И.И., Голованов А.И. Мелиоративное почвоведение/ Под ред. А.И.Голованова. - М.: Колос, 1983. - С.61-62; Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов A.M. Практикум по земледелию/ Учебник для вузов// 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Агропроиздат, 1987. - С.58-60; Практикум по почвоведению/ Под ред. И.С.Кауричева. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1986. - С.97-98; Пиуновский Б.А. Практикум по мелиоративному земледелию. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1986. - С.46-54; Долгов С.И. Агрофизические методы исследования почв. - М.: Наука, 1966. - С.9-227; Вериго С.А., Разумова. Л.А. Почвенная влага. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 328 с.; Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге. - T.1. Водные свойства почв и передвижение почвенной влаги. Т.2. Методы определения водного режима почв. - Л.: Гидрометеоиздат, 1965, 1969. - 663 с. и 287 с.; Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. G01N 5/02 а.с. №1196737, G01N 75/56 а.с. №898308, G01N 5/00 а.с. №1101718, G01N 22/04 а.с. №1101722, G01N 25/56 а.с. №1173283, G01N 23/24 а.с №693184, G01N 23/00 а.с №53/466, G01N 21/80 а.с. 1109610, G01J 1/04 а.с 811084, G01N 21/86 а.с №813209.

Недостатками известных способов определения влажности почвы и сроков проведения вегетационных поливов является значительная трудоемкость, энергоемкость и продолжительность процесса во времени, необходимость применения большого количества лабораторного оборудования, электрических и радиационных и других приборов, достаточно опасных для здоровья обслуживающего персонала и окружающих людей. Ряд способов определения влажности почвы характеризуется низкой точностью, недостаточной для их практического применения.

Наиболее близким техническим решением определения влажности почвы и сроков проведения вегетационных поливов являются весовой способ (термостатно-весовой), при котором пробы почвы для определения влажности почвы в поле берут специальным игольчатым буром, из которого почву перекладывают в предварительно взвешенный стаканчик и закрывают крышкой. В лаборатории влажную почву в стаканчиках взвешивают на технических весах и сушат в сушильном шкафу при температуре 105°С, в течение 12-14 часов до постоянного веса, контролируя его на весах с точностью до 0,01 г. Взвешивание стаканчиков с сухой почвой осуществляют через 6 часов и далее через 8, 10, 12, 14 часов после начала сушки, до постоянного веса. Время сушки зависит от влажности почвы и температурного режима в сушильном шкафу. Расхождения в массе стаканчика с сухой почвой при очередном взвешивании не должны превышать 0.05 г.

Влажность почвы определяют по формуле:

где β в - искомая влажность, % от массы сухой почвы;

В - масса пустого алюминиевого стаканчика, г;

В1 - масса стаканчика с влажной почвой до сушки, г;

В2 - масса стаканчика с сухой почвой после сушки, г.

(Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов A.M. Практикум по земледелию/Учебник для вузов//2-е изд. перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987. - С.57-58).

Недостатком данного способа определения влажности почвы являются значительные затраты труда, времени и электроэнергии, что связано с многократным взвешиванием образца почвы и ее продолжительной сушкой в сушильном шкафу в течение 12-14 часов до постоянного веса.

Техническим результатом, достигаемым изобретением, является упрощение способа определения влажности почвы, снижение затрат труда, времени и электроэнергии и возможность его оперативного применения в полевых условиях.

Результат достигается тем, что на поле, где запланированы наблюдения за влажностью почвы, предварительно в начале вегетации растений определяют плотность сухой почвы с ненарушенным сложением общеизвестным методом, отбором влажных образцов с помощью режущего кольца или цилиндра, их взвешиванием и сушкой в термостате, после чего в течение всего вегетационного периода, по мере необходимости, буром, позволяющим отбирать почву с ненарушенным сложением по горизонтам, берут образцы влажной почвы определенного объема и взвешивают их на технических весах, прямо в поле и без сушки образца в термостате (сушильном шкафу) определяют влажность почвы, как разность плотностей почвы с ненарушенным сложением во влажном и сухом состоянии, отнесенную к плотности сухой почвы с ненарушенным сложением и выраженную в процентах от массы сухой почвы.

Способ определения влажности почвы заключается в том, что на поле, где запланированы наблюдения за влажностью почвы предварительно в начале вегетационного периода, определяют плотность сухой почвы с ненарушенным сложением общеизвестным методом, отбором влажных образцов с помощью режущего кольца или цилиндра с последующим взвешиванием и сушкой в термостате. После этого в течение всего вегетационного периода по мере необходимости ежедневно, подекадно, до и после выпадения осадков и проведения поливов по горизонтам отбирают образцы влажной почвы определенного объема. Отбор проб на влажность производят буром Неговелова, буром-цилиндром ТСХА или любым другим буром, позволяющим отбирать образцы почвы с ненарушенным сложением. Эти устройства позволяют отбирать пробы влажной почвы с ненарушенным сложением определенного объема. Отобранные образцы влажной почвы прямо в поле взвешивают на технических весах с точностью до 10 мг и без сушки в термостате (сушильном шкафу) определяют влажность почвы. Она находится как разность плотностей почвы с ненарушенным сложением во влажном и сухом состояниях отнесенная к плотности сухой почвы с ненарушенным сложением, выраженная в процентах к массе сухой почвы по формуле:

где βв - влажность почвы, % массы сухой почвы

p - масса образца влажной почвы, г;

v - объем образца влажной почвы, соответствующий объему бура, см 3 ;

dv - плотность сухой почвы с ненарушенным сложением, г/см 3 .

Исследования, проведенные в лаборатории кафедры «Мелиорация почв» «НГМА», показали достаточную степень сходимости результатов определения влажности почвы, эталонным термостатно-весовым и новым способами (таблица 1). Исследования проводились в четырехкратной повторности с двумя горизонтами 0-20 и 20-40 см, которые имели плотность сухой почвы с ненарушенным сложением соответственно 1.15 и 1.30 г/см 3 . При доверительной вероятности 95% точность опыта оказалась достаточно высокой и составила 0.69%, а наименьшая существенная разность между вариантами оказалась равной 0.58% м.с.п. В соответствии с этим погрешность опыта оказалась несущественной и между вариантами составила 0.26-0.27% м.с.п. Следовательно, точность определения влажности почвы новым способом достигает 99%, относительная ошибка составляет не более 1%. Это позволяет использовать новый способ определения влажности почвы для практических целей в области мелиорации, орошаемого земледелия и растениеводства для наблюдения за динамикой влажности почвы, в водобалансовых исследованиях и при назначении сроков проведения вегетационных поливов.

Таблица 1
Влияние различных способов на точность определения влажности почвы
Варианты опыта	Влажность, βв % м.с.п.	Погрешность, % м.с.п.	Относительная ошибка, %
Плотность почвы с ненарушенным сложением 1.15 г/см 3 . Термостатно-весовой способ	27.50	-	-
Плотность почвы с ненарушенным сложением 1.15 г/см 3 . Новый способ	27.23	0.27	1.00
Плотность почвы с ненарушенным сложением 1.30 г/см 3 . Термостатно-весовой способ	27.81	-	-
Плотность почвы с ненарушенным сложением 1.30 г/см 3 . Новый способ	27.55	0.26	0.99
Точность опыта, m %	0.69	-	-
Наименьшая существенная разность, НСР 095, % м.с.п.	-	0.58	-

Новый ускоренный способ определения влажности почвы значительно уменьшает затраты времени, труда и электроэнергии при его применении в сравнении с эталоном. При определении влажности этим способом отсутствует сушка влажного образца в термостате, на что уходит не менее 12-14 часов и расходуется значительное количество электроэнергии, примерно 15-20 кв.час. Отсутствует необходимость многократного взвешивания образца высушенной почвы. Главным достоинством нового способа определения влажности почвы является возможность оперативного определения влажности почвы непосредственно на поле, без использования громоздкого лабораторного оборудования.

1. Способ определения влажности почвы, включающий отбор проб для анализа, их взвешивание, отличающийся тем, что на поле, где запланированы наблюдения за влажностью почвы, предварительно однократно в начале вегетации растений определяют плотность сухой почвы с ненарушенным сложением общеизвестным методом, отбором влажных образцов с помощью режущего кольца или цилиндра с последующим взвешиванием и сушкой в термостате, после чего в течение всего вегетационного периода, по мере необходимости, буром, позволяющим отбирать почву с ненарушенным сложением, по горизонтам отбирают образцы влажной почвы определенного объема и взвешивают на технических весах, прямо в поле и без сушки образца в термостате (сушильном шкафу) определяют влажность почвы как разность плотностей почвы с ненарушенным сложением во влажном и сухом состоянии, отнесенную к плотности сухой почвы с ненарушенным сложением и выраженную в процентах от массы сухой почвы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что образцы влажной почвы с ненарушенным сложением для определения влажности почвы можно отбирать буром Неговелова или буром-цилиндром ТСХА.