Тема: Физичні та водно-фізичні властивості грунтів

Мета: ознайомитися з методами аналізів загальних фізичних та водно-фізичних властивостей ґрунтів. Засвоїти розрахункові методи визначення пористості, запасів вологи та інших компонентів ґрунту

Питання для обговорення:

1. Структурність ґрунту і фактори, що її обумовлюють.

2. Щільність ґрунту та її показники.

3. Методи визначення щільності ґрунту та щільності твердої фази ґрунту.

4. Шпаруватість та її види.

5. Категорії ґрунтової води.

6. Способи виразу вологості ґрунту.

7. Водно-фізичні властивості ґрунту.

8. Грунтово-гідрологічні константи.

9. Поведінка і стан води у ґрунті. Доступність ґрунтової вологи для рослин.

10. Типи водного режиму грунту.

11. Фізико-механичні властивості (основні поняття).

Загальні фізичні властивості ґрунтів (щільність з непорушеною будовою, щільність твердої фази, шпаруватість) залежать від мінералогічного, механічного та хімічного складу. Вони суттєво впливають на процеси ґрунтоутворення та родючість ґрунту, тому є невід’ємною частиною їх генетичної, меліоративної та агрономічної характеристики.

За сприятливих погодних умов зразки ґрунту для визначення цих показників відбираються у ґрунтовому розрізі по генетичним горизонтам або шарам потужністю 10-20 см. Студенти працюють бригадами по 4 людини.

• Завдання 2. Визначити польову вологість ґрунту.

Хід роботи:

З кожного генетичного горизонту взяти пробу у бюкс, записати глибину відбору і відповідний номер бікса.

В лабораторії:

1. Відкрити кришку бюкса з сирим ґрунтом;

2. Зважити бюкс з ґрунтом на технічних вагах з точністю до 0,1 г;

3. Бюкс с ґрунтом залишити у сушильній шафі на 6 годин при t = + 105º;

4. Після висушування бюкс помістити в ексикатор;

5. Зважити бюкс з сухим ґрунтом на технічних вагах;

6. Розрахувати вологість ґрунту у % від маси сухого ґрунту .

7. Результати записати в таблицю (додаток 2).

• Завдання 3. Визначити щільність ґрунту з непорушеним складом (синонім – об’ємна маса, об’ємна вага ґрунту).

Мета: за допомогою об’ємної маси визначити складання ґрунту досліджуваної ділянки.

При визначенні об’ємної маси у розрахунках використовують величину польової вологості ґрунту.

Хід роботи:

1. Ретельно, не порушуючи структуру, вирізати за допомогою сталевого циліндра з ґрунтового шару визначений об’єм ґрунту. Верхня та нижня поверхні ґрунту у циліндрі повинні бути врівень з краями циліндра. Заздалегідь визначають об’єм циліндра..

2. Визначити вологість відібраного зразка ґрунту, використавши його частину після зважування всієї маси сирого ґрунту з циліндра. Порядок визначення вологості – див. завд. 1 (пробу помістити в бюкс, зважити, висушити та знову зважити) Розрахувати вологість грунту (W%) та коефіцієнт вологості (K_W).

3. Вирахувати масу сухого грунти, що взято циліндром – М:

М = М₁* Кw,

де М₁ –маса сирого ґрунту з циліндра.

4. Вирахувати об’ємну масу ґрунту за формулою:

d_v = г/см³ ,

де: М – маса абсолютно сухого ґрунту, г;

V – об’єм ґрунту, см³;

d_v – щільність ґрунту з непорушеним складом (або об’ємна маса ґрунту), г/см³

5. Результати визначення d_v занести до таблиці (Додаток В).

Звернути увагу на значення щільності з непорушеним складом на водно- та воздухо-фізичні властивості ґрунтів (особливо на капілярну вологоємність та вміст повітря)

• Завдання 4. Визначення щільності твердої фази грунту

Щільності твердої фази ґрунту (синонім – питома вага грунту) – маса сухої речовини ґрунту в одиниці його справжнього об’єму (в одиниці об’єму твердої фази), г/см³.

Пробу грунту, відібрану квартуванням, розтерти в ступці та пропустити крізь сито з отворами 1 мм.

1. Пікнометр, ємністю 100 см³ (або 50 см³), заповнити дистильованою водою та зважити на технічних вагах. З пікнометра відлити приблизно половину води в стакан.

2. На техничних вагах взяти наважку грунту 10 г.

3. Помістити наважку в пікнометр, вміст збовтнути та кіп’ятити упродовж 30 хв.

4. Пікнометр охолодити у кристалізаторі, долити дистильованої води до мітки та зважити на вагах.

5. Величину щільності твердої фази грунту розраховують за формулою:

M

d=

M + P₁ + P₂

Масу абсолютно сухого ґрунту знаходять за формулою:

M₀ *100

100 + W %

М =

або М = М₀· * Кw,

де M₀ – маса повітряно-сухого ґрунту;

W% – вміст гігроскопічної вологи у досліджуваному ґрунті, %.

Результати визначення d записати в таблицю (Додаток Г).

• Завдання 5. Визначити шпаруватість ґрунту.

Шпаруватість ґрунту визначають на основі даних об’ємної маси та щільності твердої фази ґрунту за формулою:

Рзаг_.=(1 ─ dv / d)*100,

де Рзаг. − загальна шпаруватість, % від об’єму ґрунту;

d_v − щільність грунту з непорушеним складом , г/см³

d − щільність твердої фази грунту, г/см³

• Завдання 6. Визначити запаси вологи (м³/га) в досліджуваному шарі ґрунту.

Для обрахування запасів вологи в будь-якому шарі грунту застосовується наступна формула:

З_w = W% ^. d_v ^. h,

де: З_w – запаси вологи в ґрунті, т/га абом³/га;

W% - польова вологість ґрунту, % від маси сухого ґрунту;

d_v – щільність ґрунту з непорушеним складом , г/см³;

h – товщина шару ґрунту, см.

Аналогічно можна вирахувати запаси (т/га) гумусу або інших речовин у ґрунті. Для виразу запасів вологи в мм треба запас вологи в м³/га поділити на 10. Визначивши запаси вологи в окремих шарах ґрунту можна (шляхом додавання) визначити запаси у всій товщі ґрунту.

За результатами аналізів складається зведена таблиця (Додаток Д).