Особенности техники проведения лизиметрического опыта

Изучение выщелачивания органических и минеральных соединений из почвы и внесенных в нее удобрений, контроль за динамикой влажности, просачиванием атмосферных осадков и поливных вод и вымыванием с ними питательных элементов с помощью специальных приборов – лизиметров называют лизиметрическими исследованиями, или лизиметрическими опытами.

С помощью лизиметров изучают потери питательных веществ в зависимости от норм, форм, сроков и способов внесения удобрений под посевами и без растений с целью обоснованного определения необходимого баланса питательных веществ в почве. В лабораторных условиях в лизиметрах изучают закономерности и скорости передвижения воды и содержащихся в ней питательных веществ через определенные слои почвы для обоснования и разработки рациональных приемов и способов внесения и заделки удобрений.

Вода в почве, в зависимости от количества осадков, рельефа, физического сложения и гранулометрического состава почвы, вида и состояния возделываемых растений может просачиваться на любую глубину, но наиболее распространенные типы лизиметров рассчитаны в большинстве случаев на глубину в 1 м от поверхности почвы.

Отбирать пробы просачивающихся вод в зависимости от конструкции прибора можно из слоев разной мощности. Существует несколько конструкций лизиметров, отличающихся приспособлениями для сбора просачивающихся вод и растворенных в ней веществ.

Лизиметры изготавливают различных размеров в виде цилиндров, кубов, параллелепипедов или воронок. Причем, стенки и дно лизиметров должны быть из влагонепроницаемых материалов: бетона, металла, кирпича, пластмассы.

Для стока просачивающийся через почву лизиметра воды дно его должно иметь уклон в определенную сторону, где имеется отверстие, через которое просочившаяся вода через трубки соединяется с приемником (емкостью) для сбора фильтрата. Для улучшения стока просочившийся воды на дне каждого цилиндра укладывают дренирующий слой из гравия, песка или щебня. Различают лизиметра по состоянию наполненной в них почвы:

- с почвой естественного сложения;

- с насыпной почвой.

При использовании лизиметров с насыпной почвой, ее предварительно просеивают и набивают послойно с сохранением природной последовательности размещения генетических горизонтов, причем при набивке каждый слой уплотняют до естественного объема.

Для сравнительных исследований лизиметры размещают группами по 10 шт. и более в два или более ряда с определенными расстояниями между ними и отдельными приборами, вкапывая их в грунт так, чтобы уровень почвы в них совпадал с поверхностью окружающей среды. Для учета количеств выпадающих осадков рядом с лизиметрами располагают дождемеры.

Приемники сбора просачивающихся через почву лизиметров вод помещают в подземных сооружениях (коридорах, траншеях, ямах), хорошо изолированных от атмосферных осадков, а в осенне-зимне-весенний период от резких перепадов температур. Устанавливают лизиметры вблизи лабораторий для удобства проведения наблюдений в любое время года и суток, а пространственно размещают так, чтобы обеспечить нормальное освещение посевов и защиту их от птиц и животных.

Для длительных многолетних исследований лизиметры делают из бетона или бетонированного кирпича с площадью поверхности каждого от 1 до 4 м², иногда и более, с глубиной обычно 1 м. Располагают лизиметры парами рядов, между каждой парой рядов делают подземный коридор, в который выходят трубки из каждого лизиметра со сменными приемниками для сбора фильтрующихся растворов. Бетонные и кирпичные лизиметры после строительства заполняют насыпной почвой.

Металлические и пластмассовые лизиметры применяют для работы с насыпными почвами и с почвами естественного сложения, причем площадь поверхности и объем почвы в них, обычно, всегда значительно меньше, чем в стационарных бетонных или кирпичных лизиметрах. В опытах с насыпной почвой на дно лизиметров укладывают дренаж из гравия и песка, а через отверстие в дне трубками подсоединяют приемники для сбора фильтрата.

Далее наполненные почвой лизиметры закапывают непосредственно в грунт или в другой сосуд большого объема, предварительно вкопанный в грунт. На одном уровне с поверхностью окружающей почвы. Внешний сосуд служит для укрепления стенок ямы и удержания с помощью разных приспособлений лизиметров в нем, причем зазоры между лизиметром и внешним сосудом следует закрывать водонепроницаемыми материалами.

Для заполнения почвой без существенного нарушения ее естественного сложения применяют лизиметры с отделяющимся дном, нижние стенки которых заострены. Такой полый цилиндр или параллелепипед врезают в почву полностью, затем осторожно выкапывают его вместе с содержащейся в нем почвой. Дно воронкообразной формы, заполненной дренажным материалом, с отверстием для сбора фильтрата плотно прикрепляют к выкопанному лизиметру с почвой. Переносят лизиметр на заранее подготовленное место, соединяют с приемником и помещают на одинаковом уровне с окружающей почвой. Следует подчеркнуть, что при взятии почвы в естественном сложении применяют лизиметры небольших размеров: диаметром 10-20 см и длиной (глубиной) – 20-30 см, так как при больших объемах сосудов вдавить и вырыть сосуды, не нарушая естественного сложения почв чрезвычайно трудно. Наиболее удобно при работе с почвой естественного сложения использовать лизиметрические воронки, так как они не имеют боковых стенок. Цинковые воронки диаметром 25-50 см имеют глубину 5 см, края их загнуты вверх на 0,5 см и заострены, выходное отверстие прикрыто цинковым кружком с отверстиями 2 мм, вся воронка заполнена дренирующими материалами.

Для установки воронок роют траншею глубиной на 50 см больше желаемого размещения каждой воронки. На вертикальной стене траншеи делают ниши на той глубине, на которой запланировано помещать каждую воронку. В ниши вводят воронки, врезают острыми краями их в потолки ниш. Трубками соединяют воронки с приемниками, размещенными в наиболее глубокой части траншеи. Пустоты в нишах, а также мелкую часть траншеи засыпают почвой, стенки траншеи закрепляют досками. Накрывают траншею досками, затем изолирующим материалом и засыпают землей, не забывая оставить люк с крышкой и лестницей для удобства проникновения к приемникам. Размещают воронки обычно на расстоянии 30-100 см друг от друга вдоль траншеи.

При постановке опытов в лизиметрах следует иметь в виду, что все осадки, попавшие на площадь лизиметра со стенками, проходят через содержащуюся в нем почву, так как стенки лизиметра обычно немного выше уровня почвы в нем. В естественных условиях, как правило, 20-25% воды сбегает с поверхности по уклонам рельефа. Следовательно, в лизиметры со стенками осадков попадает больше, чем в естественных условиях и в лизиметрических воронках. Наличие дна у лизиметров прерывает слои почвы и приводит к появлению воздушной прослойки, мешающей свободному движению гравитационной воды вниз. Поэтому в лизиметрах влажность несколько больше, чем в таком же слое естественной почвы. Просачивание воды в лизиметрах зависит от глубины их; в более глубоких оно относительно выше, чем в мелких. Поэтому при равных площадях и малом количестве осадков испарение влаги более интенсивно происходит с поверхности мелких, а не глубоких лизиметров.

Количество фильтрующейся влаги в лизиметрах при равных количествах осадков зависит от гранулометрического состава почвы, температурного режима и времени года, от наличия растений и фазы их развития, от способов наполнения лизиметров: в насыпных лизиметрах почва уплотняется, и скорость фильтрации уменьшается в сравнении с лизиметрами, в которых сохранено естественное сложение почвы.

Таким образом, абсолютное значение динамики влажности почвы в лизиметрических опытах отличаются от аналогичных данных, полученных в естественных условиях. Вместе с этим проведение в лизиметрах одной конструкции по конкретной схеме обеспечивает получение сравнимых, относительных результатов в пределах заданной схемы. Так как вымывание питательных веществ из почвы непосредственно связано с просачиванием влаги сквозь нее, результаты исследований в лизиметрах в значительной степени зависят от конструкции лизиметров, глубины их, времени наблюдений, наличия растений и других факторов, влияющих на интенсивность просачивания влаги.