Лабораторна робота №1 Визначення польової і гігроскопічної вологи в ґрунті
Мета: вміти брати зразки ґрунту, визначати його структуру, склад та вологість ґрунту.
Обладнання і матеріали: технічно-аналітичні терези з різноважками, бюкс з притертою пробкою, тигельні щипці, сушильна шафа (здатна давати температуру 100-150ºС), зразки ґрунту, ексикатор, шпатель.
Теоретичні відомості
Визначення вмісту вологи в ґрунті
Одні ґрунти гарно пропускають і утримують в собі воду, інші швидко вбирають воду, але не здатні довго утримувати, треті і погано вбирають, і швидко втрачають вологу.
Таким чином, водний режим ґрунту залежить не тільки від кількості атмосферних опадів, але і в значній мірі від водних властивостей самого ґрунту. До найголовніших водних властивостей відносяться вологоємність, водопроникливість, водопідйомна здатність (або капілярність), здатність до випаровування та гігроскопічна здатність ґрунту.
Вологоємність – це здатність ґрунту пропускати і утримувати ту чи іншу кількість води. Розрізняють такі види вологоємкості: повну, польову, капілярну і гігроскопічну.
Повною вологоємкістю називається такий стан вологості ґрунту, коли всі пори його повністю насичені водою при відсутності відтоку.
Польова вологоємкість – це кількість вологи, яку грунт в природному заляганні в польових умовах здатний довго утримувати після сильного зволоження та вільного стікання води.
Капілярна вологоємкість – кількість води, яка утримується в ґрунті в стані капілярного насичення при заповнені водою капілярних пор під дією ґрунтових вод.
Гігроскопічна вологоємкість – кількість вологи, яку сухий грунт може увібрати, або сорбувати із повітря.
Визначення польової і гігроскопічної вологи
Польова вологість характеризує кількість води в ґрунті, під час взяття проб. Визначаючи її, дізнаємось про загальний запас вологи в ґрунті і про динаміку її в період вегетації рослин.
Гігроскопічна вологість для рослин недоступна і є мертвим запасом води в ґрунті. Кількість гігроскопічної вологи в кожному ґрунті залежить від вмісту гумусу, гранулометричного складу і наявності гігроскопічних солей.
Чим більше гумусу і мінеральних колоїдів у ґрунті, тим більше в ньому і гігроскопічної вологи.
Принцип методу. Визначення польової і гігроскопічної вологості основане на висушуванні наважки ґрунту в сушильній шафі до постійної маси при температурі 100 - 105°С.
Вологість ґрунту зумовлена наявністю в ній гігроскопічної води, що вбирається ґрунтом і видаляється з нього при температурі 100-105ºС. Висушування за цієї температури може дати завищенні дані, що зумовлено видаленням газів і частково води, яка входить до складу кристалогідратів.
Вологість має велике значення для родючості. У воді розчинені солі, які необхідні для живлення рослин; завдяки процесам фільтрації, випаровування, розчинення відбувається міграція хімічних елементів у ґрунті.
Хід роботи
1. Відкрити бюкси і разом з кришками просушити в сушильній шафі при температурі 100 - 105°С протягом однієї години. Вийняти бюкси з сушильної шафи, охолодити в ексикаторі з хлористим вапном протягом 15 хв. і зважити на терезах з точністю до 0,001 г.
2. Взяти в бюкси 10 - 20 г ґрунту (при визначенні польової вологості) і 3-5 г повітряно-сухого ґрунту (при визначенні гігроскопічної), закрити їх кришками і зважити.
3. Поставити бюкси з ґрунтом в сушильну шафу і сушити їх відкритими разом з кришками при температурі 100 - 105°С 5 год. при визначенні польової і 3 год. при визначенні гігроскопічної вологості.
4. Після висушування бюкси з ґрунтом вийняти тигельними щипцями, закрити кришками, охолодити в ексикаторі протягом 30 хв., зважити, а потім повторно просушити протягом однієї години при температурі 100 - 105°С, охолодити і знову зважити. Сушити треба, поки маса бюкса з ґрунтом стане постійною.
Ґрунт, висушений при температурі 100 - 105°С і який не містить у собі води, називається сухим.
5. Вміст води в ґрунті обчислити в процентах до сухого або повітряно-сухого ґрунту. Польову вологість, як правило, обчислюють у процентах до сухого ґрунту. Якщо необхідно результат аналізу перерахувати на сухий ґрунт, то користуються величиною гігроскопічної вологості, або коефіцієнтом ґіґроскопічності.
Приклад обчислення польової вологості в процентах до сухого ґрунту.
Щоб обчислити польову вологість в процентах до сухого ґрунту, необхідно знати:
1. Кількість сухого ґрунту в грамах, що міститься в наважці, взятого для аналізу.
Припустимо, що кількість сухого ґрунту 14,550 г (це різниця між масою бюкса з ґрунтом після висушування і масою бюкса, наприклад, 49,00 - 34,450= 14,550 .
2. Кількість води у грамах, яка випаровувалась при висушуванні наважки, взятої для аналізу.
Кількість води, яка випаровувалась, становить 1,650 г (це різниця між вагою бюкса з ґрунтом до висушування і після висушування: 50,650 - 49,000 = 1,650).
Таким чином, 14,550 г сухого ґрунту здатні увібрати 1,650 г води. Щоб визначити процент вологості, обчислимо, скільки води можуть увібрати 100 г сухого ґрунту.
Для цього складаємо пропорцію:
14,550 - 1,650
100 – х
Отже,
Таблиця 1- Форма запису визначення польової вологості
№ зразка ґрунту |
Глибина горизонту (в см) |
№ бюкса |
Маса в грамах до висушування |
Маса в грамах після висушування бюкса + ґрунту |
Кількість (в г) |
Вологість (в % до сухого ґрунту) ω(Н2Огігр) |
|||
бюкса |
бюкса + ґрунту |
5 годин |
повторне висушування |
повітряно-сухого ґрунту |
води |
||||
4
|
0-20 |
15 |
34,450 |
50,650 |
49,050 |
49,000 |
14,550 |
1,560 |
11,39 |
Таблиця 2 - Форма запису визначення гігроскопічної вологості в % до повітряно-сухого ґрунту
№ зразка ґрунту |
Глибина горизонту (в см) |
№ бюкса |
Маса в грамах до висушування |
Маса в грамах після висушування бюкса + ґрунту |
Кількість (в г.) |
Вологість в % до повітряно- сухого ґрунту ω(Н2Огігр) |
Коефіцієнт гігроскопіч-ності КГ 100/(100- ω) |
|||
бюкса |
бюкса + ґрунту |
3 годин |
повторне висушування |
повітряно-сухого ґрунту |
води |
|||||
4
|
0-20 |
17 |
17,80 |
22,550 |
22,320 |
22,300 |
4,750 |
0,250 |
5,26 |
1,05 |
Приклад обчислення гігроскопічної вологості в процентах, до повітряно-сухого ґрунту. Щоб обчислити гігроскопічну вологу у процентах до повітряно-сухого ґрунту, слід знати:
1. Масу (в грамах) наважки повітряно-сухого ґрунту, взятого для визначення вологості. Припустимо, наважка повітряно-сухого ґрунту дорівнює 4,750 г (це різниця між масою бюкса з ґрунтом до висушування і масою самого бюкса: 22,550 г - 17,800 г = 4,750 г (табл.2 ).
2. Кількість води в грамах, яка випарувалась під час висушування. Кількість води, яка випарувалась, становить 0,250 г (це різниця між масою бюкса з ґрунтом до висушування і після: 22,550 г - 22,300 г = 0,250 г.
Отже, 4,750 г повітряно-сухого ґрунту вміщують у собі 0,250 г води. Щоб визначити процент вологості, обчислимо, скільки води може вмістити 100 г повітряно-сухого ґрунту.
Для цього складемо пропорцію:
4,750 – 0,250
100 – х
Отже,
Коефіцієнт гігроскопічності - це поправка на вміст гігроскопічної вологи в ґрунті.
Якщо гігроскопічна вологість виражена в процентах до повітряно-сухого ґрунту, то коефіцієнт гігроскопічності обчислюється за такою формулою:
КГ=100/(100-Х)
де х — процент гігроскопічної вологості.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
Як впливає вологість на процеси міграції хімічних елементів у ґрунті?
Назвіть антропогенні чинники, які змінюють структурно-механічні властивості ґрунту; як це впливає на родючість?
Як рослини пристосовуються до нестачі і надлишку води в ґрунті? Як класифікують рослини за стосунком до води?
Лабораторна робота №2