книги / 331
.pdfкак правило, через 2–3 дня после интенсивного дождя или полива хорошо дренируемой гомогенной почвы. Синонимы: общая влагоемкость (по Н. А. Качинскому, 1970); предельная полевая влагоемкость – ППВ (по С. Н. Рыжову (1951) и А. П. Розову); полевая влагоемкость (по С. В. Астапову и С. И. Долгову 1959).
НВ – это наибольшее количество влаги, которое почва в природном залегании может удержать в неподвижном или практически неподвижном состоянии после обильного или искусственного увлажнения и стекания влаги при глубоком залегании грунтовых вод (капиллярно-подвешенная влага).
Общая порозность почвы ε (синонимы: порозность, пористость, скважность) – это объем почвенных пор в почвенном образце по отношению к объему всего образца ( %; см3/см3)
Объемная влажность (θ) – отношение объема жидкой фазы к общему объему почвы
Относительная влажность (Wотн.) – отношение массовой влажности к предельной полевой влагоемкости (ППВ).
Плотность сложения ρb или dv (синонимы: объемная плот-
ность, объемная масса, объемный вес, удельный вес скелета почвы) – это масса абсолютно сухой почвы в единице объема почвы со всеми свойственными естественной почве пустотами или, другими словами – это масса единицы объема почвы в ее естественном, ненарушенном состоянии.
Плотность твердой фазы почвыы ρs или d (синонимы:
удельный вес твердой фазы, собственно плотность) – это отношение массы твердой фазы почвы (минеральные, органические и другие твердофазные частицы) к ее объему, т. е. – это масса твердых компонентов почвы в единице объема без учета пор.
Поливная норма – нужно величину ППВ (НВ), выраженную в виде запасов влаги при ППВ (НВ) в м3/га умножить на 0,3, так как полив следует проводить при влажности 70 % от предельной полевой или наименьшей влагоемкости, т. е. поливная норма будет составлять 30 % ППВ (НВ).
Поливная норма нарастающим итогом по профилю почвы на требуемую глубину достигается суммированием послойных предыдущих поливных норм с каждой последующей.
71
Полная влагоемкость (водовместимость, ПВ) – наибольшее количество воды, содержащееся в почве при полном заполнении всех пор и пустот, за исключением занятых «защемленным» и адсорбированным воздухом.
Порозность аэрации (синонимы: воздухоносная порозность, воздухосодержание) – это объем почвенных пор, занятых воздухом, взаимосвязь с общей порозностью почвы осуществляется через объемную влажность почвы: εair = ε – θ.
Почвенно-гидрологические константы – это некоторые ха-
рактерные для каждой почвы значения влажности, которые используют при практических расчетах и сравнительных оценках. Большинство этих констант возникли из практических потребностей и лишь впоследствии стал ясен их физический смысл.
Скорость впитывания (фильтрации) воды – характеризует-
ся потоком влаги qw.
Фильтрация – это прохождение воды сквозь водонасыщенные слои почвы, под влиянием градиента напора. Фильтрацию почв выражают коэффициентом фильтрации.
72
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1.Агрофизические методы исследования почв. – М. : Наука, 1966. – 257 с.
2.Агрохимические методы исследования почв. – М. : Наука, 1975. – С. 296–328
3.Астапов С. В. Методы изучения водно-физических свойств почв / С. В. Астапов, С. И. Долгов // Почвенная съемка. – М., 1959.
–С. 308–311
4.Вадюнина А. Д. Методы исследования физических свойств почв и грунтов (в поле и лаборатории) / А. Д. Вадюнина, З. А. Кор-
чагина. – М. : Высш. шк., 1961. – 345 с.
5.Вадюнина А. Д. Методы исследования физических свойств почв / А. Д. Вадюнина, 3. А. Корчагина. – М., 1986. – 416 с.
6.Воронин А. Д. Учебное руководство к полевой практике по физике почв / А. Д. Воронин. – М., 1988. – 89 с.
7.Иванюта Л. А. Полевая практика по физике почв / Л. А. Иванюта. – Иркутск : Облмашинформ, 2002. – 19 с.
8.Ивлев А. М. Физика почв : курс лекций / А. М. Ивлев, А. М. Дербенцева. – Владивосток : Изд-во Дальневост. ун-та, 2005. – 96 с.
9.Карнаухов Н. И. Мелиорация почв / Н. И. Карнаухов. – Ир-
кутск, 1977. – С. 51–54
10.Качинский Н. А. Физика почв / Н. А. Качинский. – М., 1965.
–Т. 1. – С. 155–161; М., 1970. – Т. 2. – С. 88.
11.Морозова K. В. Методические рекомендации к полевой практике по физике почв. – Иркутск, 1982. – 35 с.
12.Принципы организации и методы стационарного изучения почв / под ред. А. А. Родэ, Н. А. Ногиной, И. Н. Скрынниковой. –
М. : Наука, 1976. – 302 с.
13.Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв : метод. руководство / под ред. Е.В. Шеи-
на. – М. : Изд-во МГУ, 2001. – 200 с.
14.Поздняков А. И. Полевая электрофизика почв / А. И. Поздняков. – М. : МАИК «Наука / Интерпериодика», 2001. – 186 с.
16.Растворова О. Г. Физика почв / О. Г. Растворова. – Л. :
ЛГУ, 1983. – 191 с.
73
17.Родэ А. А. Основы учения о почвенной влаге / А. А. Родэ. –
Л., 1969. – Т. 2. – С. 159–160
18.Рыжов С. Н. Методы определения физических свойств почв / С. Н. Рыжов. – Ташкент, 1951. – С. 13–18
19.Учебное руководство к полевой практике по физике почв / под ред. А. Д. Воронина. – М. : Изд. МГУ, 1988. – 92 с.
20. Физические и водно-физические свойства почв / сост. В. А. Рожков. А. Г. Бондарев и др. – М. : Изд. Моск. гос. ун-та леса, 2002. – 74 с.
21. Шеин Е. В. Курс физики почв / Е. В. Шеин. – М. : Изд-во МГУ, 2005. – 432 с.
74
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Результаты определения естественной влажности (W % от веса и θ % от объема), плотности сложения почвы (ρb)*
Горизонт |
Масса |
Масса бюк- |
Масса бюкса |
Масса во- |
Масса су- |
Влаж- |
Среднее |
Плотность |
Среднее |
Влаж- |
и глуби- |
бюкса, |
са + сырая |
+ сухая поч- |
ды почвы, |
хой поч- |
ность W, |
значение |
сложения |
значение |
ность θ, |
на, cм |
г |
почва, г |
ва, г |
г |
вы, г |
% от веса |
W, % от |
почвы, ρb |
ρb |
% от объ- |
|
(а) |
(б) |
(в) |
(б – в) |
(в – а) |
|
веса |
г/см3 |
г/см3 |
ема |
0–5 |
50,2 |
189,2 |
174,6 |
5,6 |
124,3 |
4,5 |
11,0 |
1,41 |
1,37 |
15,1 |
|
49,9 |
186,6 |
166,2 |
20,3 |
117,3 |
17,3 |
|
1,33 |
|
|
|
|
178,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5–10 |
49,0 |
155,0 |
22,2 |
106,7 |
20,9 |
20,4 |
1,21 |
1,27 |
25,9 |
|
|
48,4 |
190,4 |
166,6 |
23,7 |
118,1 |
20,0 |
|
1,34 |
|
|
10–20 |
49,8 |
192,7 |
167,1 |
25,5 |
117,3 |
21,7 |
21,4 |
1,33 |
1,34 |
28,7 |
|
48,3 |
193,1 |
167,8 |
25,3 |
119,0 |
21,2 |
|
1,35 |
|
|
20–30 |
48,3 |
218,2 |
189,0 |
28,8 |
141,1 |
20,5 |
20,5 |
1,60 |
1,50 |
30,7 |
|
50,8 |
200,8 |
175,2 |
25,6 |
124,3 |
20,5 |
|
1,41 |
|
|
30–40 |
51,2 |
194,4 |
170,2 |
24,1 |
119,0 |
20,8 |
19,9 |
1,35 |
1,33 |
26,5 |
|
49,8 |
188,2 |
165,4 |
22,7 |
115,5 |
19,1 |
|
1,31 |
|
|
40–50 |
49,6 |
188,4 |
166,1 |
22,3 |
116,4 |
19,2 |
19,1 |
1,32 |
1,35 |
25,8 |
|
46,9 |
192,7 |
168,6 |
24,1 |
121,7 |
18,9 |
|
1,38 |
|
|
50–60 |
49,5 |
184,6 |
157,9 |
26,6 |
108,4 |
22,2 |
23,1 |
1,23 |
1,23 |
28,4 |
|
50,5 |
182,6 |
158,9 |
23,6 |
109,4 |
23,7 |
|
1,24 |
|
|
60–70 |
49,2 |
203,1 |
168,2 |
28,8 |
119,0 |
20,8 |
23,0 |
1,35 |
1,40 |
32,2 |
|
52,8 |
213,1 |
180,7 |
25,6 |
127,8 |
25,3 |
|
1,45 |
|
|
70–80 |
51,3 |
234,8 |
207,5 |
24,1 |
156,1 |
17,5 |
18,9 |
1,77 |
1,70 |
32,1 |
|
49,3 |
223,4 |
193,9 |
22,7 |
144,6 |
20,3 |
|
1,64 |
|
|
80–90 |
51,3 |
226,5 |
203,9 |
22,3 |
152,5 |
14,7 |
16,4 |
1,73 |
1,73 |
28,4 |
|
49,6 |
230,0 |
202,2 |
24,1 |
152,5 |
18,2 |
|
1,73 |
|
|
90–100 |
48,2 |
234,9 |
208,7 |
26,6 |
160,5 |
16,2 |
15,9 |
1,82 |
1,78 |
28,3 |
|
49,0 |
227,7 |
203,4 |
23,6 |
154,3 |
15,7 |
|
1,75 |
|
|
75
* Пример вычисления различных водно-физических показателей из образцов опорного разреза, заложенного на ключевом участке 20 июня 1968 г. в пос. Базой, почва – чернозем южный, по данным К. В. Морозовой (1982), расчеты произведены для глубины 40–50 см.
Естественная влажность (% от веса) W:
б – в |
188,4 |
– 166,1 |
22,3 |
W = ––––– · 100 = –––––––––– · 100 = ––––– · 100 = 19,1 (% от веса). |
|||
в – а |
166,1 |
– 49,7 |
116,4 |
Коэффициент пересчета массы влажной почвы в сухую: 100 100
К = –––––– = ––––––––––– = 0,83. 100 + W 100 + 19,1
Расчет определения плотности сложения (ρb) в г/см3 ведут по формуле:
в – а |
116,4 |
ρb= ––––––– = ––––––––= 1,32 г/см3.
Vкольца 88
Vкольца = 2πr · h = 2 · 3,14 · 2,5 · 5,6 = 88 см3 .
Естественная влажность (% от объема) θ:
θ = Wпочвы (% от веса) . ρb = 19,1 . 1,35 = 25,8 (% от объема).
76
Приложение 2
Результаты определения влажности при предельной полевой влагоемкости*
Горизонт и |
Масса |
Масса бюкса + |
Масса бюкса |
Масса воды |
Масса сухой |
Влаж- |
Среднее зна- |
Среднее |
Влажность |
|
глубина, |
бюкса, |
сырая почва, г |
+ сухая почва, |
почвы, г |
почвы, г |
ность ППВ, |
чение ППВ, |
значение |
ППВ, |
|
см |
г (а) |
(б) |
г (в) |
(б – в) |
(в – а) |
% от веса |
% от веса |
ρb, г/см3 |
% от объема |
|
|
|
183,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0–5 |
49,4 |
155,5 |
27,8 |
106,1 |
26,2 |
|
|
|
||
44,4 |
180,0 |
152,0 |
27,9 |
107,6 |
26,0 |
26,1 |
1,37 |
35,8 |
||
|
||||||||||
|
45,5 |
179,1 |
151,1 |
27,9 |
106,6 |
26,2 |
|
|
|
|
5–10 |
49,4 |
200,1 |
170,1 |
29,9 |
120,7 |
24,8 |
|
|
|
|
44,4 |
177,6 |
151,1 |
26,5 |
106,6 |
24,9 |
24,9 |
1,27 |
31,6 |
||
|
||||||||||
|
45,0 |
185,1 |
157,1 |
28,0 |
112,1 |
25,0 |
|
|
|
|
10–20 |
48,5 |
196,3 |
164,9 |
31,4 |
116,3 |
27,0 |
|
|
|
|
43,7 |
192,8 |
162,7 |
30,1 |
118,9 |
25,3 |
25,5 |
1,34 |
34,2 |
||
|
||||||||||
|
44,8 |
191,0 |
162,5 |
28,4 |
117,6 |
24,2 |
|
|
|
|
20–30 |
49,4 |
208,7 |
171,5 |
32,1 |
127,1 |
25,3 |
|
|
|
|
44,7 |
205,1 |
176,3 |
28,8 |
131,6 |
21,9 |
22,7 |
1,50 |
34,0 |
||
|
||||||||||
|
44,1 |
194,8 |
167,6 |
27,1 |
123,5 |
21,1 |
|
|
|
|
30–40 |
49,1 |
197,3 |
171,5 |
25,8 |
122,4 |
21,0 |
|
|
|
|
44,6 |
188,9 |
163,7 |
25,2 |
119,0 |
21,9 |
21,1 |
1,33 |
28,1 |
||
|
||||||||||
|
44,6 |
194,1 |
168,0 |
26,0 |
123,4 |
21,1 |
|
|
|
|
40–50 |
45,9 |
184,2 |
157,9 |
26,3 |
112,0 |
23,5 |
|
|
|
|
44,4 |
187,2 |
160,0 |
27,1 |
115,6 |
24,4 |
23,9 |
1,35 |
32,3 |
||
|
||||||||||
|
44,0 |
185,9 |
158,5 |
27,4 |
114,4 |
24,0 |
|
|
|
|
50–60 |
46,1 |
203,1 |
171,3 |
31,7 |
125,2 |
25,3 |
25,5 |
1,23 |
31,3 |
|
|
44,4 |
193,1 |
162,6 |
30,5 |
116,1 |
25,8 |
||||
|
|
|
|
|||||||
60–70 |
45,7 |
194,8 |
159,0 |
35,7 |
113,3 |
31,6 |
29,4 |
1,40 |
41,2 |
|
|
44,1 |
187,3 |
156,2 |
31,0 |
112,1 |
27,3 |
||||
|
|
|
|
|||||||
70–80 |
44,4 |
210,8 |
175,9 |
34,9 |
131,4 |
26,6 |
25,6 |
1,70 |
43,5 |
|
|
44,3 |
212,7 |
179,3 |
33,3 |
135,0 |
24,7 |
||||
|
|
|
|
|||||||
80–90 |
44,2 |
193,4 |
159,6 |
33,7 |
115,3 |
29,3 |
25,8 |
1,73 |
44,6 |
|
|
44,2 |
215,0 |
183,7 |
31,3 |
139,4 |
22,4 |
||||
|
|
|
|
|||||||
90–100 |
44,3 |
201,2 |
172,7 |
28,5 |
128,3 |
22,2 |
21,3 |
1,78 |
37,9 |
|
44,7 |
213,6 |
185,0 |
28,5 |
140,3 |
20,4 |
|||||
|
|
|
|
77
Весовая влажность почвы при ППВ (% от веса):
б – в |
184,2 – 157,9 |
26,3 |
ППВ (% от веса) = –––––– · 100 = –––––––––– · 100 = ––––– · 100 = 23,5
в – а |
157,9 – 45,9 |
112,0 |
Объемная влажность почвы при ППВ (% от объема):
ППВ (% от объема) = ППВ (% от веса) . ρb = 23,9 . 1,35 = 32,3.
Приложение 3
Результаты определения плотности твердой фазы почвы *
Глубина |
Повтор- |
Навеска |
Масса пикно- |
Масса пикнометра |
|
Плотность |
Средняя |
горизонта, |
ности |
почвы, |
метра |
с водой и почвой, г |
твердой фа- |
плотность |
|
см |
|
г |
с водой, г |
С |
|
зы, |
твердой |
|
|
В |
А |
|
|
ρs |
фазы |
0–5 |
1 |
10,00 |
124,76 |
130,52 |
|
2,35 |
2,37 |
|
2 |
10,00 |
128,03 |
133,83 |
|
2,38 |
|
5–10 |
1 |
10,00 |
134,71 |
140,55 |
|
2,40 |
2,40 |
|
2 |
10,00 |
124,45 |
130,30 |
|
2,41 |
|
10–20 |
1 |
10,00 |
130,14 |
135,95 |
|
2,39 |
2,40 |
|
2 |
10,00 |
132,88 |
138, 72 |
|
2,40 |
|
20–30 |
1 |
10,00 |
125,18 |
131,10 |
|
2,45 |
2,44 |
|
2 |
10,00 |
119,95 |
125,85 |
|
2,44 |
|
30–40 |
1 |
10,00 |
133,10 |
139,10 |
|
2,50 |
2,50 |
|
2 |
10,00 |
127,26 |
133,17 |
|
2,49 |
|
40–50 |
1 |
10,00 |
124,76 |
130,77 |
|
2,51 |
2,50 |
|
2 |
10,00 |
128,03 |
134,02 |
|
2,49 |
|
50–60 |
1 |
10,00 |
134,71 |
140,71 |
|
2,50 |
2,50 |
|
2 |
10,00 |
124,45 |
130,45 |
|
2,50 |
|
60–70 |
1 |
10,00 |
130,14 |
136,17 |
|
2,51 |
2,52 |
|
2 |
10,00 |
132,88 |
138,93 |
|
2,53 |
|
70–80 |
1 |
10,00 |
125,18 |
131,31 |
|
2,58 |
2,58 |
|
2 |
10,00 |
119,95 |
126,07 |
|
2,58 |
|
80–90 |
1 |
10,00 |
133,10 |
139,30 |
|
2,63 |
2,62 |
|
2 |
10,00 |
127,16 |
133,42 |
|
2,61 |
|
90–100 |
1 |
10,00 |
124,76 |
130,89 |
|
2,65 |
2,64 |
|
2 |
10,00 |
128,03 |
134,24 |
|
2,64 |
|
Расчет определения плотности твердой фазы (ρs): |
|
|
|||||
|
В |
|
10 |
|
|
|
|
ρs = –––––––––– = –––––––––––––––––––– = 2,51. |
|
||||||
|
А + В – С |
124,76 + 10 – 130,77 |
|
|
|||
78
Приложение 4
Результаты определения некоторых показателей воднофизических свойств*
Глубина, |
ρs |
ρb |
θ W ( %) от |
Θ ППВ ( %) от |
ε ( %) |
εair W, ( |
εair ППВ, |
см |
|
г/см3 |
объема |
объема |
|
%) |
( %) |
0–5 |
2,37 |
1,37 |
15,1 |
35,8 |
42,2 |
21,1 |
6,4 |
5–10 |
2,40 |
1,27 |
25,9 |
31,6 |
47,1 |
21,2 |
15,5 |
10–20 |
2,40 |
1,34 |
28,7 |
34,2 |
44,2 |
15,5 |
10,0 |
20–30 |
2,44 |
1,50 |
30,7 |
34,0 |
38,5 |
7,8 |
4,5 |
30–40 |
2,50 |
1,33 |
26,5 |
28,1 |
46,8 |
20,3 |
18,7 |
40–50 |
2,50 |
1,35 |
25,8 |
32,3 |
46,0 |
20,2 |
13,7 |
50–60 |
2,50 |
1,23 |
28,4 |
31,4 |
50,8 |
22,4 |
19,4 |
60–70 |
2,52 |
1,40 |
32,2 |
41,2 |
44,4 |
12,2 |
3,2 |
70–80 |
2,58 |
1,70 |
32,1 |
43,5 |
34,1 |
2,0 |
- |
80–90 |
2,62 |
1,73 |
28,4 |
44,6 |
34,0 |
5,6 |
- |
90–100 |
2,64 |
1,78 |
28,3 |
37,9 |
32,6 |
4,3 |
- |
Расчет общей порозности почвы ε ( %):
ε (%) = |
ρb |
1,35 |
(1 – ––––) . 100 = (1 – –––––) . 100 = 46,0 . |
||
|
ρs |
2,50 |
Поры аэрации при естественной влажности: |
||
εairW (%) |
= ε – W . ρb, или εair = ε – θW = 46,0 – 25,8 = 20,2 |
|
Поры аэрации при ППВ: |
|
|
εair ППВ (%) = ε – ППВ . ρb, или |
εair = ε – θ ППВ = 46,0 – 32,3 = |
|
13,7.
79
Приложение 5
Послойные, суммарные запасы влаги и рациональная поливная норма*
Глубина, см |
Запасы влаги |
Запасы влаги |
|
Послойная поливная |
|
Поливная норма на- |
||
|
ЗВ при W |
ЗВ при ППВ |
|
норма (0,3 от ППВ), |
|
растающим итогом, |
||
|
|
|
|
|
|
м3/га |
|
м3/га |
|
мм |
м3/га |
мм |
м3/га |
||||
|
|
|
|
|
||||
0–5 |
7,7 |
77,4 |
17,9 |
179,0 |
53,7 |
53,7 |
||
5–10 |
12,9 |
129,5 |
15,8 |
158,1 |
47,4 |
101,1 |
||
10–20 |
28,6 |
286,7 |
34,1 |
341,7 |
102,5 |
203,6 |
||
20–30 |
30,7 |
307,5 |
34,0 |
340,5 |
102,1 |
305,7 |
||
30–40 |
26,4 |
264,6 |
28,0 |
280,6 |
84,2 |
389,9 |
||
40–50 |
25,6 |
256,5 |
32,2 |
322,6 |
96,6 |
486,5 |
||
50–60 |
28,4 |
284,1 |
31,3 |
313,6 |
|
94,1 |
|
580,6 |
60–70 |
32,2 |
322,0 |
41,1 |
411,6 |
|
123,5 |
|
704,1 |
70–80 |
32,1 |
321,3 |
43,5 |
435,2 |
130,6 |
834,7 |
||
80–90 |
28,3 |
283,7 |
44,6 |
446,3 |
133,9 |
968,6 |
||
90–100 |
28,3 |
283,0 |
37,9 |
379,1 |
113,7 |
1082,3 |
||
Расчет запасов влаги (ЗВ) при естественной влажности (W) и |
||||||||
при предельной полевой влагоемкости (ППВ): |
|
|
||||||
а) Расчет ЗВ (см вод. ст. или слоя) |
|
|
||||||
|
|
Wρbh |
|
19,1 . 1,35 . 10 |
|
|
||
ЗВ при W = –---------- = –------------------------ = 2,58 см . |
||||||||
|
|
100 |
|
100 |
|
|
||
|
|
ППВρbh |
23,9 . 1,35 . 10 |
|
|
|||
ЗВ при ППВ = –---------- = –------------------------ = 3,22 см , |
||||||||
|
|
|
100 |
|
100 |
|
|
|
h – мощность слоя (см) для глубины 40–50 см составляет 10
см .
б) Для перевода в миллиметры водного столба (слоя): ЗВ см вод. ст. (слоя) умножают на 10:
ЗВ при W = ЗВ при W (см вод. ст.) · 10 = 2,58 см · 10 = 25,8 мм
ЗВ при ППВ = ЗВ при ППВ (см вод. ст.) · 10 = 3,22 см · 10 = 32,2 мм .
в) Пересчет запасов влаги (ЗВ) в кубометрах (м3/га) или тоннах делается путем умножения величины влажности, выраженной в
80