Таблица

Результаты определения водоподъемной способности почвы

№	Время о т начала капиллярного поднятия воды	Высота поднятия воды, мм	№	Время о т начала капиллярного поднятия ВОДЫ	Высота поднятия воды, мм
1	5 мин		6	50 мин
2	10»		7	1 час
3	20»		8	2»
4	30»		9	24»
5	40»		10	48»

По данным наблюдений строят график. По вертикальной оси графика откладывают в масштабе высоту капиллярного подъема воды в миллиметрах, а по горизонтальной — соответствующие отрезки времени. Горизонтальную ось для удобства изображения больших промежутков времени разбивают по логарифмической шкале. Конфигурация кривой водоподъема (рисунок) зависит от гранулометрического состава почвы: чем крупнозернистее состав, тем круче поднимается кривая. Однако у крупнозернистых грунтов кривая быстрее выполаживается вследствие прекращения капиллярного поднятия.

Сд времени (д мин/

Оборудование: фарфоровая ступка с пестиком, железный штатив с зажимом, стеклянная трубка диаметром 2-3 см, химический стакан, линейка для измерения водоподъема.

1.6. Определение удельного веса почвы

Удельным весом почвы называется отношение твердой фазы почвы к весу равного объема воды. Удельный вес почвы представляет собой интегрированный вес всех^ компонентов твердой фазы почвы — обломочных, глинистых и новообразованных минералов и органических соединений.

Надо заметить время погружения трубки в воду и вести наблюдения за высотой поднятия воды по окраске почвенной массы, темнеющей в результате увлажнения. Высоту поднятия воды замеряют линейкой от поверхности воды до верхнего уровня капиллярного поднятия. В случае неровной поверхности смоченной массы берется среднее значение из максимального и минимального отсчета. Положение уровня воды записывают по нижеприведенной схеме через указанные интервалы времени (таблица).

Наиболее распространенные породообразующие минералы (кварц, полевые шпаты) имеют удельный вес 2,5-2,6; менее распространенные породообразующие минералы (слюды_э амфиболы, пироксены) - 2,7-3,3. Удельный вес глинистых минералов близок к таковому полевых шпатов -около 2,6; вес новообразованных минералов колеблется в зависимости от их состава: от 2,3 (гипс) до 4,0 (гидрогетит), а почвенного перегноя равен 1,4-1,8. Удельный вес нижних горизонтов почвы, содержащих незначительное количество органического вещества, близок к удельному весу наиболее распространенных минералов - 2,6-2,7,

Определять удельный вес почвы удобно пикнометрическим методом. Сущность метода заключается в определении объема твердой фазы почвы по объему вытесненной воды. Это производится при помощи специальной мерной колбы (или пикнометра). Определение удельного веса проводится одновременно с определением гигроскопической воды.

Порядок работы: г *

Методом квартования отбирают среднюю пробу образца, находящегося в воздушно-сухом состоянии.

Пробу растирают в ступке и пропускают через сито с отверстиями 1 мм. Затем производят определение гигроскопической воды согласно описанию в лабораторной работе 1.3.

Пикнометр, или мерную колбу, емкостью 100 или 250 см³ надо наполнить дистиллированной водой и взвесить на технических весах. Из пикнометра примерно половину воды отливают в стакан. ?

На технические весы берут соответственно 10 или 25 г приготовленной почвы.

Навеску надо перенести в пикнометр, содержимое взболтать и кипятить в течение 30 мин для удаления воздуха из почвенных агрегатов. Для кипячения пикнометр ставят на асбестовую сетку.

Пикнометр охлаждается в сосуде, в него доливают дистиллированную воду до метки и взвешивают на технических весах.

Величину удельного веса вычисляют по формуле:

P + P.-V

где

Р - вес абсолютно сухой почвы,

Pi - вес пикнометра с водой,

Р2 - вес пикнометра с водой и почвой.

_р= Рр-100 100 + W*

где

Ро - вес воздушно-сухой почвы,

W - содержание гигроскопической воды в процентах. Примеры расчета результатов анализа: емкость пикнометра - 250 см³,

взята навеска почвы в воздушно-сухом состоянии - 25 г, содержание гигроскопической воды в анализируемой почве - 2,8 %.

Вес абсолютно сухой почвы (т.е. вес почвы минус вес гигроскопической воды) будет равен:

Р = ™=24,3г. 100 + 3

Вес пикнометра с дистиллированной водой равен 281,4 г, вес пикнометра с почвой и водой после кипячения равен 296,2 г. Удельный вес почвы будет равен:

24,3 + 281,4-296,2 ' J

Оборудование: фарфоровая ступка с пестиком, металлическое сито с отверстиями величиной в 1 мм, технические весы с разновесами, фарфоровая чашка диаметром около 5 см, термостат, эксикатор₅ химический стакан, железный штатив, газовая (спиртовая горелка) или электрическая плитка, асбестовая сетка.

1.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОГО ВЕСА ПОЧВЫ

Объемный вес представляет собой вес единицы объема почвы с ненарушенным сложением в сухом состоянии. Величина объемного веса в меньшей степени зависит от гранулометрического и минералогического состава почвы, чем величина удельного веса. Большое влияние на величину объемного веса почвы оказывает содержание органического вещества и порозность. Так как почва является рыхлым телом, то ее объемный вес значительно отличается от удельного веса. В верхних горизонтах почвы объемный вес равен обычно 0,8-1,2 г/см³, а в нижних увеличивается до 1,3-1,6 г/см³.

Порядок работы

Металлический цилиндр определенного объема с двумя съемными крышками взвешивают.

Цилиндр врезают в стенку почвенного разреза или в увлажненный монолит. Почву надрезают снизу ножом, цилиндр отделяют. Почвенную массу, выступающую под цилиндром, срезают вровень с краями цилиндра.

Одновременно берут пробу на влажность, которую определяют согласно ранее приведенному описанию (лабораторная работа №1.2).

На цилиндр надевают крышки и взвешивают на тарелочных весах.

Объемный вес вычисляют по формуле:

v

где

di — объемный вес почвы,

Pi — вес сухой почвы в граммах,

v - объем цилиндра в кубических сантиметрах.

_р _100.(Р-Р₀) ¹ ~ 100 + W ¹

где

Р — вес сырой почвы в цилиндре, Ро - вес цилиндра без почвы,

W - влажность почвы (в процентах на сухую почву). Примеры расчета результатов анализа: Л объем цилиндра — 502 см , вес цилиндра без почвы — 29,4 г, вес влажной почвы в цилиндре - 889,4 г, влажность почвы - 7 %.

Вес сухой почвы будет равен:

100-(889,4-29,4) ₌ 86.000 ₌

100+7 107

Объемный вес почвы будет равен:

Л ⁸⁰³>⁷ 1Л

а, = = 1,6.

¹ 502

Оборудование: металлический цилиндр с двумя съемными крышками, нож, тарелочные весы с разновесами, термостат.

1.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОРОЗНОСТИ (СКВАЖНОСТИ) И СТЕПЕНИ АЭРАЦИИ ПОЧВЫ

Порочностью или скважностью называется суммарный объем всех пор и пустот между частицами твердой фазы почвы в единице объема. Порозность выражается в процентах от объема почвы. По своим размерам поры подразделяются на:

1. некапиллярные - с диаметром более 1 мм,

2. капиллярные - » от 1 до 0,001 мм,

3. ультрапоры - » менее 0,001 мм.

В различных почвообразующих породах порозность имеет следующие величины: глины — 44-50 %, лесс — около 45 %, крупный песок и гравий - 36-42%, пески-35-40%.

Как следует из приведенных данных, по мере увеличения содержания частиц размером менее 0,001 мм величины порозности увеличивается.

Порозность обычно составляет в верхних горизонтах почвы 55-70 %, в нижних - 35-50 %

Порозность почвы изменяется от 26 до 65 %. Наибольшей порозностью обладают почвы с хорошо выраженной структурой, наименьшая - у песчаных и оглееных почв.

Порозность определяется по величинам удельного и объемного веса по формуле:

n=i-i.ioo%.

d

где

П - порозность в процентах от объема почвы,

di - объемный вес почвы,

d - удельный вес почвы.

Пример расчета порозности почвы: удельный вес легкого пылеватого суглинка равен 2,55, объемный вес этого же образца составляет 1,6 г/см³. Порозность будет равна:

П = 1 -—• 100% = 37%. 2,55

Степень аэрации (еоздухообеспеченности) почвы характеризуется объемом, занятым почвенным воздухом в 100 см³. Степень аэрации является важным показателем состояния почвы и зависит от степени заполненности пор почвы водой. Для нормального развития растений должен быть обеспечен достаточный доступ воздуха в почву. В противном случае создается обстановка дефицита кислорода и развиваются восстановительные процессы, угнетающе действующие на растения.

Степень аэрации определяют по формуле:

v_r-n-wd„

где

V_a - объем воздуха на 100 см почвы, П — порозность в процентах к объему почвы, W - влажность в процентах к весу почвы, di - объемный вес почвы в г/см .. Пример расчета степени аэрации почвы: порозность почвы - 37 %, влажность - 7 %, объемный вес - 1,6 г/см .

На основании этих данных степень аэрации равна: V_a=37-7.1,6=25,8%.

2. МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНОГО ИЗУЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И СОСТАВА ПОЧВЫ

Химический анализ имеет основное значение при исследовании почв. Благодаря химическому анализу определяется обеспеченность почвы элементами, необходимыми для питания растений, химические особенности почвы, а также наличие или отсутствие вредных соединений.

Почва наследует те химические элементы, которые содержатся в почвообразующей породе. С другой стороны, эти химические элементы перераспределяются под влиянием жизнедеятельности животных и растительных организмов.

В результате почва представляет собой сложную, многофазную и многокомпонентную систему, содержащую в тех или иных количествах все элементы таблицы Менделеева. , ^

Рассмотрев состав почвы, можно выделить (помимо воды), во-первых, группу химических соединений, представляющих собой более или менее устойчивые частицы исходной почвообразующей породы - различные минералы и обломки пород. Во-вторых, выделяются соединения, возникшие в Процессе почвообразования. К этой группе относятся специфические почвенные органические соединения (перегной, или гумус) и различные неорганические образования. Последние представлены солями (карбонатами, сульфатами, хлоридами, нитратами, фосфатами) кальция, натрия, калия, магния и алюминия, гидроокислами железа и марганца (отчасти кремния и алюминия) и вторичными силикатами.

Полный химический анализ почвы представляет собой довольно сложную и трудоемкую операцию, требующую специальных приборов и хорошо оборудованной лаборатории. Поэтому при химическом анализе почв широко применяют различные вытяжки - кислотные, щелочные, солевые и водные. Вытяжкой из почвы называют сумму соединений, растворимых в растворителе, которым воздействуют на почву.

По степени растворимости можно выделить следующие группы химических соединений почвы:

1. Легкорастворимые соединения. Сюда относятся хлориды натрия, магния и кальция; бикарбонаты натрия, магния и кальция; карбонаты натрия; сульфаты натрия и магния; нитраты, нитриты и некоторые другие. Соединения этой группы легко растворяются в дистиллированной воде. В воде также растворяются некоторые органические соединения (водорастворимая часть гумуса).

2. Среднерастворимые соединения плохо растворяются в воде, но хорошо — в слабых растворах кислот. К этой группе относятся карбонаты кальция и магния, сульфаты кальция и гидроокислы железа.

3. Некоторые химические соединения не растворяются ни в воде, ни в слабых кислотах, но хорошо растворяются в щелочах. Например, гуминовые кислоты и их соли (важные составные части почвенного гумуса).

Ниже приведено описание химических реакций, которые могут дать представление о химических особенностях анализируемой почвы.

2.1. КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕГКО- И СРЕДНЕРАСТВОРИМЫХ ФОРМ НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЧВЫ

Легко- и среднерастворимые соединения почвы имеют важное значение для почвообразования. Содержание в верхней части почвенного профиля легкорастворимых солей в количестве, превышающем 0,2 %, свидетельствует о засоленности почвы. При содержании легкорастворимых солей в количестве более 1 % почвы относятся к Солончакам. Наиболее вредны для растений сода (Na₂C0₃), хлориды (NaCl, особенно MgCl₂ и СаС1₂) и сульфат натрия (Na₂S04), то есть легкорастворимые соединения. Из среднерастворимых соединений безвредными являются карбонаты кальция и магния, сульфат кальция (гипс). Вредное влияние на растения оказывают гидраты закиси железа; гидраты окиси безвредны.

Качественное определение содержания карбонатов

Из образца берут небольшое количество почвы, переносят в фарфоровую чашку. На почву из пипетки капают несколько капель 10-процентной соляной кислоты. При наличии карбонатов имеет место реакция:

СаСОз + 2НС1 = СаС1₂ + С0₂ + Н₂0

Образующийся при реакции углекислый газ выделяется в виде пузырьков. Кислоту добавляют до прекращения выделения пузырьков С0₂. По интенсивности выделения углекислого газа и по количеству израсходованной соляной кислоты судят о более или менее значительном содержании карбонатов.

Качественный анализ водной вытяжки (определение легкорастворимых соединений)

Из образца отбирают методом квартования среднюю пробу. Материал тщательно растирают пестиком в фарфоровой ступке. На весы берут навеску почвы 25 г и переносят в колбу емкостью около 200 см³, куда наливают 50 см³ дистиллированной воды.

Колбу несколько раз взбалтывают. Содержимое отстаивают 5-10 мин. и фильтруют через стеклянную воронку с бумажным фильтром в колбу емкостью 100 см³.