Раздел 3. Физика почв

3.1. Водные и физические свойства почв (лабораторная работа)

Материалы и оборудование: почвенные образцы из различных генетических горизонтов разного гранулометрического состава; набор сит; цилиндры; клеящая пленка, бумага и ткань; сантиметровая лента; бюксы; стаканы, чашки Петри; весы; сушильный шкаф.

Содержание работы:

Вода в почве является средой, в которой протекают многочисленные химические процессы. Наличие воды является одним из основных условий возникновения и развития почвообразовательного процесса. Водный режим определяет направление и интенсивность внутрипочвенной миграции веществ, а, следовательно, оказывает воздействие на дифференциацию почвенного профиля на генетические горизонты. От содержания влаги в почве зависят водно-воздушный, питательный и тепловой режимы, физико-химические свойства, а также продуктивность растений.

В лабораторных условиях студентами изучаются следующие характеристики водно-физических и водных свойств:

1. Плотность сложения и плотность твердой фазы, общая пористость и пористость аэрации.

2. Категории, формы и виды почвенной воды.

3.Почвенно-гидрологические константы.

4. Запасы почвенной воды.

Эти характеристики исследуются в опыте с колоннами, заполненными почвой. Они имитируют полуметровый слой почвы, подготовленный по соответствующему варианту.

Варианты опыта

1. Структурная суглинистая почва гумусо-аккумулятивного горизонта (чернозем, серая лесная, дерново-подзолистая). Размер агрегатов – 3-5 мм.

2. Структурная суглинистая почва гумусово-аккумулятивного горизонта (чернозем, серая лесная, дерново-подзолистая). Размер агрегатов – 1-3 мм.

3. Бесструктурная суглинистая почва гумусово-аккумулятивного горизонта (чернозем, серая лесная, дерново-подзолистая). Размер частиц - <1 мм.

4. Бесструктурная песчаная почва. Размер частиц - <1 мм.

5. Слоистая колонна из суглинистой по гранулометрическому составу почвы разного структурного состава. Нижние 30 см колонны заполняются почвой с размером частиц <1 мм, верхние 20 см – такой же почвой, но с агрегатами размером 1-3 мм.

6. Слоистая колонна из почвы разного структурного состава. Нижние 20 см – бесструктурная (<1 мм) почвообразующая порода чернозема суглинистого, верхние 30 см – структурная (1-3, 3-5 мм) почва гумусово-аккумулятивного горизонта чернозема суглинистого.

7. Слоистая колона из почв разного гранулометрического состава. Нижние 20 см колонны заполняются песчаной почвой с частицами < 1 мм, верхние 30 см – суглинистой почвой гумусово-аккумулятивного горизонта с агрегатами размером 1-3 мм или бесструктурной (< 1 мм) суглинистой почвой.

Таким образом, постановкой такого опыта будут изучены следующие факторы, влияющие на характеристики физических и водных свойств почв:

• степень гумусированности,

• гранулометрический состав,

• размер почвенных агрегатов,

• однородность почвы по структурности и гранулометрическому составу.

Ход работы

Каждый вариант опыта выполняется двумя студентами.

1. Из отдельных цилиндров с помощью клеящей ленты монтируется колонна высотой 50 см. Нижний конец колонны обвязывается тканью.

2. Готовится почва для соответствующего варианта. Она просеивается через набор сит: поддон – сито с ячейками <1 мм – сито с ячейками 3 мм – сито с ячейками 5 мм – крышка. Почва в поддоне используется для вариантов 3-7. Почва, оставшаяся на сите 1 мм, используется для вариантов 2,5 и 6. Почва, оставшаяся на сите 3 мм, используется для вариантов 1 и 6. Подготовленная почва взвешивается с точностью до 1 г и с равномерным уплотнением насыпается в колонну. Эта операция требует внимательности и точности. Важно насыпать почву в строгом соответствии с вариантом опыта, особенно для слоистых колонн. Затем измеряют сантиметровой лентой высоту почвенного слоя в колонне, радиус колонны, подсчитывают массу почвы и записывают эти данные в тетрадь (табл.1). Для слоистых колонн раздельно учитывают массу и мощность каждого слоя почвы.

3. Подготовленная колонна прочно крепится к стойке лабораторного стола. Почва в колонне увлажняется водой, приливаемой сверху постепенно так, чтобы над почвой поддерживался слой воды в 2-3 см. Объем воды для песчаных почв – 400 мл, для суглинистых – 600 мл. После впитывания воды верх колонны для устранения испарения закрывается чашкой Петри.

4. Рассчитываются показатели физических свойств почвы в колонне. Результаты записываются в табл. 1.

5. Через неделю колонна разбирается и из разных глубин отбираются почвенные пробы на влажность. Для этого колонну кладут на разосланную на столе пленку, отделяют сверху по одному цилиндру и отбирают пробы из каждого 5-сантиметрового слоя, чтобы полученная влажность соответствовала определенному слою почвы. В итоге она будет определена в слоях: 0-5, 5-10, 10-15, 15-20 и т.д. см. Данные записываются в табл.2. Необходимо внимательно просмотреть эту таблицу перед тем, как разбирать колонну и отбирать почвенные образцы.

6. На основании полученных данных выполняются графические работы, расчеты, проводится обсуждение результатов опыта и формируются выводы. Каждый студент защищает работу индивидуально.

Определение физических свойств почвы

Результаты определения показателей физических свойств почвы записываются в табл. 18.

Таблица 18.