1. Механическая поглотительная способность почвы

Для определения механического поглощения пропустить через слой почвы в воронке воду с тщательно растертой и размешанной в ней любой другой почвой (2-3 г). Взмученные в почве частицы бу­дут задерживаться в порах заполняющей воронку почвы, которая вы­полняет роль фильтра. Вытекающий из воронки фильтрат будет прозрачным - полное поглощение. Появление в нем иногда легкой мути объясняется нали­чием тонких взвешенных в воде частиц, диаметр которых меньше диаметра пор испытуемого образца почвы - частичное поглощение, если фильтрат в пробирке мутный, содержит большое количество частиц пропускаемой почвы - изучаемая почва не обладает механическим поглощением.

2. Физическая поглотительная способность почвы

Физическое поглощение можно обнаружить, пропуская через почву воду, слегка подкрашенную метиленовой синькой. Из воронки будет поступать фильтрат, который собирают в пробирку. По особенностям фильтрата судят о физическом поглощении: а) если фильтрат бесцветный, прозрачный - это полное физическое поглощение, так как молекулы красящего вещества адсорбируются поверхностью коллоидных частиц почвы вследствие действия молекулярных сил; в) фильтрат слегка окрашен красителем - неполное физическое поглощение; с) цвет фильтрата почти не отличается от цвета исходного раствора синьки в стакане - отсутствие физического поглощения.

3.Физико-химическая поглотительная способность почвы

Для опыта с физико-химическим поглощением (обменное погло­щение) следует взять черноземную почву и обработать ее в воронке хлористым калием. При этом ионы кальция, содержащиеся в почве, будут вытесняться ионами калия и .переходить в фильтрат. Эту реак­цию обмена можно представить следующей схемой: (почва) Са + 2КС1 = (почва) 2К + СаС1₂.

Наличие кальция в фильтрате можно установить, прилив к нему раствор щавелевокислого аммония, в присутствии которого образует­ся белый осадок.

а) если кальция в почве нет, то фильтрат после обработки останется прозрачным - отсутствие поглощения;

в) если после добавления щавелевокислого аммония фильтрат слегка помутнел - кальция в почве немного, неполное поглощение;

с) образуется белый творожистый осадок - полное поглощение.

Для сравнения нужно обработать почву дистиллированной водой. Фильтрат, полученный после обработки почвы водой, никакой реакции с щавелевокислым аммонием не даст.

Занятие № 3. Тема: водные свойства почвы

Вода — один из важнейших факторов плодородия почвы и урожайности культурных растений. Почти всю необходимую для жизни воду высшие растения получают из почвы. Влага в почве может находиться в различных состояни­ях: в одних — она доступна для растений, в других —недоступ­на им. Формы воды в почве показаны на рисунке 3. Наличие в почве тех или иных форм воды и их соотноше­ние зависят как от количества поступающей в почву воды, так и от водных свойств самой поч­вы. Главнейшие из них: влагоемкость, водопроницаемость, во­доподъемная способность, или капиллярность, и испаряющая способность.

Рисунок 3. Формы воды в почве (схема А. Ф. Лебедева), частицы почвы, по­крытые: 1 — гигроскопической; 2 — максимальной гигроскопической; 3 и 4 — пленочной; 5 — гравитационной водой.

Влагоемкость — это способ­ность почвы вмещать и удер­живать определенное количест­во воды. При этом различают следующие виды влагоемкости: полную, капиллярную, предель­ную полевую и максимальную адсорбционную. Величина всех видов влаго­емкости зависит от механиче­ского состава, структуры почвы и содержания гумуса: она воз­растает с переходом от легких почв к тяжелым, от бесструктур­ных к структурным и от мало гумусированных к хорошо гумусированным почвам.

Задание 1. Определить гигроскопическую влагу в почвенном образце.

Материалы и оборудование: образцы почвы, просеянной через сито с ячейками 3 мм, стеклянный стаканчик с притертой крышкой, аналитические весы, сушильный шкаф, эксикатор с хлористым кальцием, тигельные щипцы,

Пояснения к заданию: Всякая почва обладает гидроскопичностъю, т.е. способностью адсорбировать (поглощать) влагу из атмосферного воздуха и прочно удерживать её на поверхности своих частиц. Адсорбированная сухой почвой влага из водных паров соприкасающегося с ней атмосферного воздуха называется гидроскопической влагой. Содержание гидроскопической воды в почве зависит от механического состава почвы, а также относительной влажности воздуха. Чем относительная влажность выше и чем мелкозернистее почва, т.е. чем сильнее дисперсность почвы и больше в ней коллоидов, тем выше гидроскопическая влажность. Количество гидроскопической воды определяют высушиванием.воздушно сухой почвы до абсолютно сухого состояния. Величину гидроскопической влаги используют для пересчета результатов анализов на абсолютно сухую навеску.

ХОД РАБОТЫ

1. Взять стеклянный бюкс, высушить его при температуре 150°С в течение 3 часов в сушильном шкафу, охладить в эксикаторе, взвесить.

2. В обсушенный бюкс ложечкой насыпать воздушно-сухую почву массой для тяжелых почв - 5 г, для легких - 10 г, закрыть крышку и взвесить па аналитических весах.

3. Поместить бюксы с почвой ( крышку открыть) в сушильный шкаф, и сушить при температуре 150°С в течение 5-6 часов.

4. По окончании сушки бюкс закрыть крышкой и перенести тигельными щипцами в эксикатор для охлаждения.

5. Взвесить бюкс с сушеной почвой и снова поместить в сушильный шкаф на контрольную сушку в течение 2 часов.

6. Охладить бюксы с почвой и провести контрольное взвешивание, если масса после вторичной сушки не изменилась или отличается от предыдущей не больше, чем на 1мг, высушивание закончить. В том случае, когда масса уменьшится более, чем на 2мг, почву опять просушивают до тех пор, пока масса не станет постоянной или разница массы не будет превышать 1мг.

7.Вычислить процент гидроскопической влаги по формуле:

где х - гидроскопическая влага (% от массы сухой почвы); а - масса испарившейся воды, г; b - масса сухой почвы, г;

8. Вычислить коэффициент гидроскопичности (КГ) по формуле:

где х - гидроскопическая влага, %.

Коэффициент гидроскопичности используют для пересчета результатов анализа воздушно-сухой почвы на сухую. Умножая результаты различных анализов воздушно-сухой почвы на кг, получают процентное содержание их массы в абсолютно сухой почве.

9. Полученные данные записать в рабочую тетрадь по форме:

Масса, г							Гигроскопическая влага, %	КГ
бюкса	Бюкса с почвой				сухой почвы	испарившейся воды
	до сушки	после сушки
		1	2	3

Задание 2. Определить максимальную гигроскопическую влагу и влажность завядания растений.

Материалы и оборудование: образцы почвы, просеянной через сито с ячейками 1 мм, стаканчики, аналитические весы или технические весы с разновесами, сушильный шкаф, эксикатор с насыщенным раствором К₂МnО₄ (150г соли растворить в одном литре дистиллированной воды), эксикатор для охлаждения.

Пояснения к заданию: Количество отсорбированной и конденсированной воды, которое поглощает сухая почва из воздуха, находящегося в состоянии, близком к насыщению (96-98%), соответствует величине максимальной гидроскопической влажности (МГ). Этой величиной пользуются для вычисления влажности завядания растений. Влажность завядания (ВЗ) равна полуторной - двойной максимальной гидроскопической влажности. ВЗ определяется биологическим методом (метод проростков). Величину максимальной гидроскопической влажности определяют отсорбированным методом, насыщая почву парами воды над насыщенным раствором К₂МnО₄.

ХОД РАБОТЫ

1. Взвесить на аналитических весах 5г воздушно-сухой почвы (для гумусовых и тяжелого механического состава) или 10г (для легких суглинков и почв, бедных гумусом) и около 15г (для песчаных почв и песков) и поместить в предварительно взвешенный сушильный стаканчик.

2. Налить на дно эксикатора насыщенный раствор К₂МnО₄.

3. Поместить на дырчатую фарфоровую пластинку в эксикатор почву в стаканчике с открытой крышкой.

4. Поставить эксикатор в темное место с относительно постоянной температурой на 4-5 дней.

5. Взвесить в стаканчик с почвой и снова поставить в эксикатор на 5-6 дней, затем взвесить и т.д. Насыщение почвы влагой довести до постоянной массы или до тех пор, пока разница между предыдущими массами не будет превышать 0,005 г. Длительность насыщения - около месяца.

6. Высушить почву в стаканчике в сушильном шкафу при 150ºС до постоянной массы (сушить 3ч, повторно - 2ч).

7. Поместить пробу в стаканчике с закрытой крышкой в эксикатор с хлористым кальцием для охлаждения.

8. Взвесить стаканчик с почвой и вычислить процент максимальной гидроскопической влаги по формуле:

где а - масса пустого стаканчика, г; b - величина стаканчика с почвой после насыщения, г; с - масса стаканчика с почвой после высушивания.

9. Вычислить влажность завядания растений (ВЗ), учитывая, что

ВЗ = КГ • МГ • 100%.

10. Полученные данные записать в рабочую тетрадь по форме.

Масса стаканчика, г								МГ, %	ВЗ, %
пустого	с почвой
	до насыщения	после насыщения влагой			после сушки
		1	2	3	1	2	3

Задание 3. Определить влагоёмкость почвы.

Материалы и оборудование: образцы почвы, просеянной через сито с ячейками 3 мм, стеклянные трубки длиной 25-30 см и диаметром 3-4 см (один конец трубки слегка распилен), фарфоровые или стеклянные стаканы с водой, емкостью 1 литр, весы с разновесами, фильтровальная бумага, марля, полотенце, шпагат, ножницы.

Пояснения к заданию: Полная влагоёмкость (ППВ) (наибольшая) или водовместимость почвы — максимальное количество воды, которое может находиться в почве в состоянии полного насыщения при заполнении всех пор водой. При этом влажность в объемных процентах по величине совпадает с общей влажностью почвы. Почва может увлажняться до состояния ППВ лишь на непродолжительное время (после сильных дождей, обильного полива, чаяния снега). В природных условиях такое состояние наблюдается в водоносном горизонте грунтовых вод.

Максимальное количество капиллярно-подпертой воды, которое может содержаться в почве, называют капиллярной влагоёмкостью (KB). Наибольшее количество воды, которое почва при глубоком залегании грунтовых вод может удержать в подвешенном состоянии (после обильного её увлажнения и свободного оттока гравитационной воды в более глубокие слои почвогрунта), называют полевой влагоёмкостью или же предельной полевой влагоёмкостью (ПВ).

Оптимальной влажностью для большинства культурных растений принято считать влажность, приблизительно = 60% от полной полевой влагоемкости.

ХОД РАБОТЫ

1. Определить капиллярную влагоёмкость, для чего подготовить стеклянные трубки: расширенные концы их закрыть фильтровальной бумагой и марлей и плотно обвязать шпагатом.

2. Взвесить трубки и записать значение их массы в рабочую тетрадь.

3. Насыпать в трубки 10г воздушно-сухой почвы, предварительно просеянной через сито с ячейками в 2-3 мм. Для уплотнения почвы слегка постучать по трубкам.

4. Трубки с сухой почвой взвесить и подвесить над стаканом с водой так, чтобы нижний конец трубки был погружен в воду на 5 см.

5. Через 1-3 суток вынуть трубки из воды, вытереть их полотенцем, взвесить и записать массу каждой трубки с почвой, насыщенной водой (табл., 1 взвешивание).

6. Вычислить капиллярную влагоёмкость (КВ) по формуле:

где а - масса пустой трубки, г; b - масса трубки с сухой почвой, г; с - масса трубки с почвой, насыщенной влагой, г.

7. Определить полную влагоёмкость (верхний предел влагоёмкости). Для этого взять уже использованные для определения капиллярной влагоёмкости трубки с почвой и опустить их в стакан с водой до уровня находящейся в них почвы.

8. Через 1-2 суток (когда вся почва в трубке будет насыщена водой) вынуть трубки из воды, вытереть наружные стенки полотенцем и взвесить (табл., 2 взвешивание). Для проверки полноты насыщения трубки вновь на сутки поместить в воду и повторно взвесить (табл., 3 взвешивание).

9. Вычислить полную влагоёмкость, пользуясь той же формулой, что и для определения капиллярной влагоёмкости (ППВ).

10. Определить нижний предел полевой влагоёмкости (ПВ) данной почвы. Для этого взять уже использованные для определения полной влагоемкости трубки с почвой, насыщенной водой, повесить их над стаканом так, чтобы из трубок свободно вытекала гравитационная вода. Предельная полевая влагоёмкость устанавливается в песчаных и супесчаных почвах примерно через одни сутки, в суглинистых – через 3-4, в глинистых – через 5-7 суток. По истечении указанного времени снова взвесить трубки (табл., 4 взвешивание) и определить содержание воды в почве, пользуясь той же формулой, что и для определения капиллярной влагоёмкости.

11. Вычислить диапазон активной (продуктивной) влаги в почве (ДАВ). Ранее отмечалось, что высшему увлажнению почвы соответствует полная полевая влагоёмкость. Нижней границей содержания в почве продуктивной влаги считается влажность завядания (ВЗ). Разница между ними и даст величину ДАВ в почве. Записать в тетради:

ДАВ = ППВ - ВЗ.

12. Полученные данные записать в рабочую тетрадь по форме.

Масса трубки, г						Показатели влагоемкости
пустой	с сухой почвой	с почвой, насыщенной влагой				КВ	ППВ	ПВ	ДАВ
		1	2	3	4

KB — капиллярная влагоёмкость; ППВ - полная полевая влагоёмкость (верхний предел); ПВ - предельная полная влагоёмкость (нижний предел); ДАВ - диапазон активной влаги.