Задание 3 Определение порозности, или скважности, почвы

Суммарный объем всех пор и промежутков между твердыми частичками и комочками почвы в единице ее объема в ненарушенном состоянии называют общей порозностью или скважностью. Та часть скважности почвы, которая заполнена воздухом, называется скважностью аэрации (поры аэрации).

Если плотность почвы характеризует ее твердую фазу, а объемная масса почву в ненарушенном сложении со всеми порами, то, чтобы узнать, какую часть объема в 1 см куб занимают твердые частицы почвы, а какую поры, необходимо объемную массу почвы (например, 1,41 г/см куб) разделить на ее плотность (например, 2,65).

В нашем примере это составит 1,41 : 2,65 = 0,53. Значит, в 1 см куб почвы твердые частицы занимают 0,53 см куб (53%), а почвенные поры 0,47 см куб (47%).

Для определения общей порозности используют формулу

где ОП – общая порозность, % от объема почвы;

ОМ – объемнач масса, г/см куб;

P – плотность твердой фазы почвы.

Подставив в формулу величины ОМ и P из нашего примера, вычислим общую порозность

При объемной массе 2г/см куб и плотности 2,7 получаем минимальную порозность

Оптимальная порозность для большинства сельскохозяйственных растений 50%. При порозности менее 40% почва становится труднопроницаемой для корней растений. Зная общую порозность, влажность почвы и объемную массу, можно вычислить содержание в почве воздуха (порозность и аэрации) по формуле

П_аэр = ОП – (х · ОМ), или П_аэр = ОП – W , (11)

где П_аэр – порозность аэрации, % от объема почвы;

ОП – общая порозность, % от объема почвы;

W – влажность почвы, % от объема почвы;

х – влажность почвы, % от массы почвы;

ОМ – объемная масса почвы, г/см³.

Поскольку воздух в почве находится в той части пор, которая не занята водой, то становится очевидным, что, чем выше влажность почвы, тем меньше в ней воздуха, необходимо для дыхания корней и жизнедеятельности аэробных микроорганизмов. Принято считать, что при 15% содержания воздуха в почве снабжение корней растений и микроорганизмов кислородом воздуха затруднено, а при содержании 8% и ниже снабжение кислородом прекращается, корни у мезофитов начинают отмирать, развиваются процессы оглеения грунта (Блинцов, Забелло).

Ход работы:

1) пользуясь результатами заданий 1,2, вычислить общую порозность и порозность аэрации;

2) сделать заключение об аэрации почвы;

3) данные по общим физическим свойствам почвы записать в рабочую тетрадь по следующей форме

1.5 Расчет запасов влаги в почве, суммарного водопотребления и коэффициента водопотребления

Суммарное водопотребление и коэффициент водопотребления для сельскохозяйственных культур можно рассчитать по результатам динамических определений влажности и объемной массы почвы. Для этого на изучаемых вариантах выделяют не менее двух площадок размером 2х2 м, на одной из которых возделывают изучаемые в опыте растения, на другой – растения отсутствуют. Чистые площадки необходимы для расчленения суммарного водопотребления на испарение физическое (с поверхности почвы – непродуктивный расход воды) и транспирацию (испарение воды растениями – продуктивный расход). В полевых опытах в условиях производства для характеристики водообеспечености растений можно отказаться от чистых площадок. На выделенных площадках через определенный промежуток времени определяют влажность и объемную массу почвы до глубины 100 см в каждом 10-сантиметровом слое, причем наблюдения эти сопровождаются учетом количества выпавших осадков. Для сокращения расчетов в дальнейшем определяют средние значения влажности и объемной массы почвы в слоях 0-30; 30-50 и 50-100 см. Кроме того, для расчета запасов продуктивной (доступной растениям) влаги необходимо установить максимальную гигроскопичность почвы.

Ход работы: в опыте с ячменем за вегетационный период с 1 мая по 15 августа были проведены необходимые наблюдения и получены следующие результаты (таблица 1.5.1).

За вегетационный период выпало 160 мм осадков. Максимальная гигроскопичность почвы (W_мг) равна 3%. Урожайность зерна ячменя (У) в среднем составила 30 ц с 1 га.

Таблица 1.5.1 – Результаты наблюдения за влажностью и объемной массой почвы

Исходя из имеющихся данных, вычисляем следующие показатели.

1) запас воды в метровом слое почвы в начале вегетации как суммарную величину запаса в каждом изучаемом слое (в нашем примере 0-30; 30-50 и 50-100 см) по формуле

В₀d₀h 26∙1.3∙30 30∙1.5∙20 27∙1.5∙50

W₀=å----------= ------------- +---------------+------------- =

10 10 10 10

=393.9 мм/га, или 3939 м³/га

где, W₀ – искомая величина, мм или куб. метр на 1 га;

В₀ – влажность почвы в начале вегетации, %;

d₀ – объемная масса, г/см³;

h – высота (мощность) изучаемого слоя, см;

10 – коэффициент для перевода м³ воды в мм.

Значения В₀, d₀ ,һ берутся для соответствующих слоев почвы

2) то же, в конце вегетации (W_k)

В₀d₀h 12∙1.3∙30 13∙1.5∙20 20∙1.5∙50

W_к=å ---------= ------------- +---------------+------------- =

10 10 10 10

=235.8 мм/га, или 2358 м³/га

3) суммарное водопотребление (К_в)

К_в= åВ:У=318,1:30,0=10,6 мм/ц, или 106 м³/ц. Рассчитав запас недоступной растениям влаги, легко определить количество воды, пошедшей на формирование урожая и физическое испарение;

4) количество недоступной растениям влаги(W_н) в метровом слое почвы определяется как суммарная величина недоступной влаги в каждом изучаемом слое (в нашем примере 0-30; 30-50 и 50-100 см)

W_мг d ₀∙ 10 3,0∙1.3∙30∙1,34 3,0∙1.5∙20∙1,34 3,0∙1.5∙50∙1,34

W_н=å -------------= --------------------- +---------------------+---------------- =

10 10 10 10

=57,9 мм/га, или 579 м³/га,

где W_мг – максимальная гигроскопичность почвы, %;

d₀ – объемная масса, г/см³;

һ – высота изучаемого слоя, см ;

1,34 – коэффициент, увеличивающий значение W_мг для учета всей недоступной растениям воды;

10 – коэффициент для перевода м³ воды в мм.

5) запас продуктивной влаги (W_п) в метровом слое почвы

W_п=åВ- W_н=318,1-57,9=260,2 мм/га (2602 м³/га).

Зная запасы влаги в метровом слое почвы в начале вегетации и коэффициент водопотребления, можно рассчитать водообеспеченность растений за вегетацию, ориентируясь на данные о среднемноголетнем количестве выпадающих осадков. Эти расчеты необходимы для установления комплекса агротехнических и химических приемов, направленных на получение плановой урожайности сельскохозяйственных культур.