4.2. Методи визначення вологості ґрунту

У ґрунті завжди міститься волога, кількість якої постійно змінюється у часі. Зміни ці залежать від співвідношення процесів надходження води у ґрунт з атмосферними опадами, поливними та ґрунтовими водами і витрачання її з ґрунту внаслідок фізичного випаровування, транспіра­ції, стоку тощо. Інтенсивність даних процесів залежить від кліматичних умов, пори року, рельєфу місцевості, стану розвитку рослин, виробничої діяльності людини. Крім того, вміст вологи залежить і від властивостей самого ґрунту гранулометричного та хімічного складу, структурності, щільності, пористості, вмісту органічних речовин та колоїдів, стану його поверхні, вологоємності, водопроникності, водопідйомної здатності.

Під вологістю розуміють вміст води у ґрунті в даний момент часу. Ґрунтова волога — практично єдине джерело водозабезпечення наземних рослин. Від наявності її у ґрунті залежить ефективність добриві хімічних меліорантів, час проведення та якість обробітку, строки сівби та поливів, і, як наслідок, продуктивність угідь, луків і пасовищ. Тому вивчення режиму вологості та розробка заходів його регулювання стосовно різних ґрунтів є невід’ємною частиною ґрунтово-генетичних, аг­рономічних і екологічних досліджень.

Для визначення вологості ґрунту використовують прямі і непрямі ме­тоди. Найбільш поширеним, доступним і точним є ваговий метод, який базується на висушуванні ґрунтового зразка в стандартних умовах. Нині додатково застосовують вагоміри-тензіометри, прилади з нейтронним випромінюванням та ін.

4.2.1. Визначення польової вологості ґрунту термостатно-ваговим методом

Принцип методу. У даному методі кількість води у ґрунті визначають за зменшенням маси вологого ґрунту при висушуванні його при температурі 105°С протягом 6–10 годин. Метод широко застосовують при вивченні динаміки вмісту польової вологи у ґрунті, а також у лабораторних дослідженнях (для розрахунку абсолютно сухої наважки, кількості води яку доливають при приготуванні витяжок з свіжих зразків ґрунту, тощо).

Для визначення польової вологості зразки ґрунту найчастіше відби­рають з свердловин за допомогою бура. При цьому потрібно дотримува­тись відповідних правил:

• в одну пробу не повинен потрапляти ґрунт з різних (суміжних) горизонтів, які різняться за гранулометричним та хімічним скла­дом;

• відібрані зразки потрібно негайно герметизувати та якнайшвидше доставити в лабораторію і зважити;

• для меншого порушення рослин і ґрунту, при відборі зразків тре­ба застосувати настили з дощок, рейок і т. п.

Залежно від завдання досліджень визначення вологості ґрунту здій­снюють по генетичних горизонтах, окремих частинах орного шару або на глибину кореневмісного шару (1–2 м): при ґрунтово-меліоративних дослідженнях – до глибини підґрунтових вод; при глибокому їх заля­ганні – до 3 м. Визначення проводять за фазами розвитку рослин або у строки проведення агротехнічних заходів. В орному шарі повторність визначення 5 — кратна, до 1 м — 3-кратна, до 2 м — 2-кратна, глибше 2 м — однократна.

Відбір зразків здійснюють бурами різних конструкцій (Ізмаїльського, Качинського, Некрасова, Смертіна, Розанова та ін.). З бурів сучасних конструкцій, які випускаються серійно, найпоширеніший бур ґрунтовий БГ-50. Він складається з штанги, рухомої рукоятки і має два змінних циліндри діаметром 50 мм: один відкритий знизу — для важких ґрунтів (суглинки та глини); другий — закритий (в якому лопаті знизу перехо­дять у коротку спіраль) — для сипучих (піщаних та супіщаних) ґрунтів. Робоча глибина буріння у БГ-50 становить 160 см.

Перед початком роботи рукоятку закріплюють на штанзі на потріб­ній висоті. Бур встановлюють на ґрунт вертикально і обертають рукоят­кою за ходом стрілки годинника, вдавлюючи у ґрунт. При цьому стежать за глибиною його занурення за позначками, які нанесені на бурі через 5 або 10 см. Проби ґрунту беруть пошарово (0–5, 5–10, 10–20, 20–30 см і т. д.), в міру заповнення бур виймають із свердловини, швидко ножем обчищають його поверхню і вибирають зразок на фанеру або широку дошку. Зразок швидко перемішують і відбирають пробу у зазда­легідь зважений бюкс, заповнюючи його на 2/3 об’єму. Ґрунт у бюксі злегка ущільнюють, щоб зменшити його прилипання до кришки і втрати при відкриванні. Бюкс закривають, записують його номер до польового журналу і ставлять у спеціальний ящик, слідкуючи щоб він (ящик) не нагрівався надмірно на сонці.

Після закінчення буріння свердловину засипають і ретельно утрам­бовують у ній ґрунт. Ящики з бюксами, заповненими ґрунтом, доставля­ють у лабораторію, стежачи щоб їх кришки були зверху. За таких умов ґрунт не прилипає до кришок.

Хід роботи. Доставлені в лабораторію бюкси з ґрунтом розставляють на столі по порядку, кожний бюкс обтирають, відкривають, часточки ґрунту, які прилипли до кришки, струшують у бюкс, кришку перевер­тають, встановлюють у неї бюкс і зважують на технохімічних терезах з точністю до 0,01 г.

Зважені бюкси з ґрунтом ставлять для висушування в сушильну шафу, знявши з них кришки та надівши їх на дно бюксів. Висушуван­ня ґрунту проводять при температурі 104–105°С протягом шести го­дин. Бюкси з висушеним ґрунтом накривають кришками, охолоджують в ексикаторах і зважують. Результати записують і знову ставлять бюк­си для висушування на дві години. Якщо маса бюксів після повторного висушування відхиляється від початкової більше ніж на 0,01 г, то бюкси знову ставлять в сушильну шафу і сушать до тих пір, поки різниця в масі буде менше 0,01 г.

Вологість обчислюють у відсотках на наважку абсолютно сухого ґрунту:

(31)

(А — маса пустого, заздалегідь попередньо висушеного бюкса, г; Б — маса бюкса з вологим ґрунтом, г; В — маса бюкса з абсолютно сухим ґрунтом, г; В-А — наважка абсолютно сухого ґрунту, г; Б-В — кількість води в на­важці, г).

Коефіцієнт перерахунку результатів аналізу вологого ґрунту на сухий визначають за формулою:

(32)

де W – вологість у відсотках від маси сухого ґрунту.

Для розрахунку сухого ґрунту (Р_с) за масою вологого ґрунту (Р_в) та вологості (W%) користуються формулою:

(33)

При порівнянні вологості ґрунтів з різною щільністю, вміст вологи в них розраховують у відсотках від об’єму ґрунту. Тоді розрахунки ведуть за такою формулою:

(34)

де W_v – вологість у відсотках від об’єму ґрунту; d_V – щільність ґрунту, г/см³; W_m – вологість у відсотках від маси ґрунту.

У зв’язку з тим, що опади вимірюються в міліметрах водного стовпа, доцільно запаси води у ґрунті виражати в тих же одиницях. Для цього розрахунки ведуть за формулою:

, (35)

де W – вологість у відсотках від маси ґрунту; h – глибина шару ґрунту, в якому визначають запас вологи, см; d_V – щільність ґрунту, г/см³.

У агрономічній практиці запаси вологи у ґрунті виражають у тоннах або кубічних метрах на 1 га. У таких випадках величини вологості в міліметрах множать на коефіцієнт 10.

Коли потрібно знати, до якої міри ґрунт насичений водою, або порів­няти вміст вологи у ґрунтах з різною вологоємністю застосовують по­казник відносної вологості. Відносна вологість — це відношення вміс­ту вологи в даний момент часу до кількості води, яка насичує ґрунт до найменшої вологоємкості. Так, якщо в даний момент вологість ґрунту становить (W), а найменша вологоємність (НВ), то відносна вологість буде дорівнювати:

(36)

За показниками відносної вологості встановлюють ступінь забезпечення рослин водою в певний період часу. Відомо, що оптимум вологості для нормального росту і розвитку різних груп сільськогосподарських культур неоднаковий. Так, для ярих зернових, зернобобових, картоплі і кукурудзи він становить 70–80%, для озимих пшениці і жита, ячме­ню, цукрових буряків та соняшнику — 60–70%, а тамарикс і люцерна добре ростуть при зволоженні близько 60% від найменшої вологоєм­кості ґрунту. При вирощуванні рису необхідне повне затоплення ґрунту (табл. 23).