291_p1566_B1_8074

ся равное количество воды, опыт можно прекратить.

В камерально-лабораторный период практики производят расчет результатов опыта и заносят в таблицу 11 (см. прил. 7).

Суммарное количество впитавшейся воды в мм подсчитывается так:

(Q1 + Q2 + ... + Qn) · 10

Q = –––––––––––––––––––––,

S

где Q1 … Qn – количество прилитой воды за интервалы наблюдений, см3; S – площадь рамы, см2, 10 – пересчет в мм.

Таблица 11 Результаты определения водопроницаемости

Почвенный монолит, проводит воду с некоторой скоростью – скоростью впитывания (фильтрации) воды, характеризуемой пото-

ком влаги qw:

(Q1 . . . Qn) . 10

qw = ––––––––––––– = мм/мин ,

S . tn

где Q1 . . . Qn – это количество прилитой воды за интервал наблюдений tn в мин, см3 S – площадь рамы, см2, 10 – пересчет см в мм.

41

Коэффициент впитывания (а для конца опыта – коэффициент фильтрации) равен:

10 · Qn l

Кф = ––––––––– · ––––––– , tn· S (h + l)

где Qn – количество прилитой воды см3 в интервал времени – tn (мин); S – площадь рамы (см2); 10 – пересчет см в мм; l – глубина вреза рамы, см; h – слой воды равный 5 см.

Данные, полученные при различной температуре воды, должны быть сравнимыми, поэтому принято приводить коэффициент водопроницаемости к единой температуре 10 оС, вводя поправочный температурный коэффициент Хазена 0,7 + 0,03 Т оС:

Кф К10 = ––––––––––––– ,

0,7 + 0,03 Т оС

где Кф – коэффициент фильтрации при данной температуре; Т оС – температура воды в интервале наблюдений; 0,7 и 0,03 – эмпирические коэффициенты.

Сначала рассчитывают Кф и К10 мм/мин для каждого интервала. Это означает, что в каждую минуту данного срока в почву прошло какое-то количество воды.

Затем нужно рассчитать, сколько в среднем поглощается воды почвой в каждую минуту часа наблюдений. Например, чтобы рассчитать среднее значение К10 для первого часа, следует сложить К мм/мин каждого 10-минутного интервала и разделить на 6; для второго часа сложить и поделить на два и т. д.

Суммарная водопроницаемость за данный час наблюдений рассчитывается умножением среднего значения К10 мм/мин этого часа на 60. Величины водопроницаемости – средние из определений – оформляют в таблицу (образец формы записи результатов определения водопроницаемости дан в табл. 12) и графически в виде кривых; по оси ординат откладывают водопроницаемость почвы – K10 по оси абсцисс – время наблюдения – t (рис. 7).

42

K10 – мм/ч при Т = 10 оС, h = 5 см

цаемости почвы

Затем дается качественная оценка почвы от водопроницаемости на основании шкалы, предлагаемой С. В. Астаповым и С. И. Долговым (табл. 13).

43

Для оценки водопроницаемости почв тяжелого гранулометрического состава в агрономических и мелиоративных целях можно пользоваться шкалой Н. А. Качинского (при напоре воды h = 5 см,

Т = 10 °С) (табл. 14).

Таблица 14 Оценка водопроницаемости почвы (по Н. А. Качинскому)

напор воды (Н) = 5 см при температуре 10 °С

Для высокопроницаемых почв можно использовать градации Астапова и Кременецкого:

1.Почвы слабой водопроницаемости, когда за первый час впитывается столб воды до 50 мм.

2.Почвы средней водопроницаемости, когда за первый час впитывается от 50 до 150 мм.

3.Почвы высокой водопроницаемости, когда за первый час впитывается более 150 мм воды.

При работе методом заливаемых квадратов, после определения водопроницаемости учитывают характер растекания воды в почве,

44

производя зарисовку и обмер контура смоченности, а также определяют предельную полевую влагоемкость (ППВ). Для этого по окончании определения водопроницаемости квадраты снимают, смоченная площадка укрывается от испарения (сначала клеенкой, затем сеном или соломой, слоем около 20 см).

Необходимое оборудование:

1.Металлические рамы размером: 50×50 см – 3 шт.

25×25 см – 3 шт.

2.Ведра емкостью 8–10 л – 3 шт.

3.Мерные кружки емкостью: 1000 см3 – 3 шт.

500 см3 – 3 шт.

4.Мерный цилиндр –1 шт.

5.Лопата – 1 шт.

6.Нож – 1 шт.

7.Рейки для установления и поддержания напора воды – 1 шт.

8.Сантиметр – 1 шт.

9.Часы – 1 шт.

10.Термометр водяной – 1 шт.

11.Сушильные стаканы для проб почвы на определение влажности

12.Технические весы

13.Сушильный шкаф

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОЙ ПОЛЕВОЙ ВЛАГОЕМКОСТИ ПОЧВЫ

Влагоемкость – это способность почвы удерживать определенное количество влаги после избыточного ее увлажнения при свободном оттоке гравитационной воды.

До настоящего времени среди ведущих исследователей почвенной влаги не укоренилось единого термина, характеризующего состояние влагоемкости почвы.

Так, Н. А. Качинский (1970) употребляет термин общая влагоемкость; А. А. Роде (1969) и Е. В. Шеин (2005) – наименьшая влагоемкость; С. Н. Рыжов (1951) и А. П. Розов – предельная полевая

45

влагоемкость; С. В. Астапов и С. И. Долгов (1959) – полевая влагоемкость.

В том случае, когда все поры и промежутки заполнены водой, что имеет место в болотных почвах и на рисовых полях, количество влаги соответствует полной влагоемкости. Правильнее это назвать водовместимостью почвы. А разность между полной влагоемкостью (водовместимостью) и предельной полевой влагоемкостью называется водоотдачей.

Под предельной полевой влагоемкостью почвы (ППВ) обычно понимают количество влаги, удерживаемое в почве адсорбционными и капиллярными силами после избыточного ее увлажнения при свободном оттоке гравитационной воды.

Величина водоудерживающей силы зависит от гранулометрического, химического и минералогического состава, а также от порозности и сложения почвы. Выражается влагоемкость в массовых или объемных процентах, в миллиметрах водного столба.

5.1. Определение предельной полевой влагоемкости в экспедиционных условиях

В экспедиционных условиях влагоемкость определяют после определения водопроницаемости почвы методом заливных площадей (метод рам). По окончании определения водопроницаемости рамы несколько раз наполняют водой до верха (без учета), чтобы промочить почву на большую глубину. Когда вся вода впитается в почву, рамы осторожно снимают. Смоченные площадки защищают от испарения, а также от промачивания в случае дождя. Сначала закрывают пленкой, затем травой, слоем соломы около 20 см, выдерживают до оттока гравитационной воды и установления капиллярного равновесия в промоченной толще. Чем тяжелее почва, тем больший срок требуется для этого. В практике приняты следующие интервалы: для почв песчаных и супесчаных – 12 ч, суглинистых – 24 ч, тяжелосуглинистых и глинистых – 48 ч.

Пробы для определения ППВ берутся из средней части малой рамы с помощью бура из скважины по слоям 0 – 5 см, 5 – 10 см, глубже – каждые 10 см до глубины ниже границы промачивания на 30 см. Отбор проб можно сделать буром или путем заложения раз-

46

резов. Пробы берут не менее трех раз. Погружение бура должно быть без нажима, чтобы не происходило отжатие воды из почвы. Полевая запись аналогична записи при определении полевой влажности.

Взятые в поле пробы сырой почвы в лаборатории взвешиваются, высушиваются в сушильном шкафу при температуре 105 °С в течение не менее 10–12 часов с повторной сушкой два часа. Рассчитывается влажность, которая соответствует предельно полевой влагоемкости (табл. 15) (см. прил. 2).

Таблица 15 Форма рабочего журнала при определении весовой влажности

почвы при ППВ

ППВ является важной гидрологической константой и используется при расчетах относительной влажности почвы, запасов продуктивной влаги, норм полива, объема пор аэрации, послойных, суммарных запасов влаги и рациональной поливной нормы (см. прил. 5).

Весовая влажность почвы при ППВ, % от веса:

б – в

% ППВ от веса = ––––––– · 100 ,

в – а

где а – масса бюкса, г; б – масса бюкса с сырой почвой, г; в – масса бюкса с абсолютно сухой почвой, г; б – в – масса воды, г; в – а – масса сухой почвы, г

Объемная влажность почвы при ППВ, % от объема: % ППВ от объема = % ППВ от веса . ρb ,

где ρb – плотность почвы, г/см3 .

47

5.2. Вычисление послойных запасов влаги при ППВ

После определения влагоемкости почвы в лабораторнокамеральный период практики представляется возможность произ-

вести вычисление, послойных запасов влаги при ППВ, мм вод. ст. или м3/га.

Запасы влаги (3В) при ППВ в конкретном слое почвы:

а) Расчет в см вод. ст. (слоя) проводят по формуле:

ППВ (% от веса) · ρb h

ЗВ при ППВ (см) = –––––––––––––––––––– , 100

где ЗВ при ППВ – запасы влаги, см; h – мощность слоя, см; ρb – плотность почвы, г/см3, ППВ – влажность при ППВ, % от веса.

б) Для перевода в миллиметры водного столба (слоя): ЗВ см вод. ст. (слоя) умножают на 10:

ЗВ при ППВ (мм) = ЗВ при ППВ (см вод. ст. · 10).

в) Пересчет в кубометры (м3/га) или тонны делается путем умножения величины влажности, выраженной в миллиметрах, на коэффициент 10, так как слой воды в 1 мм на 1 га составляет 10 м3:

ЗВ при ППВ (м3/га) = ЗВ при ППВ (мм вод. ст.) · 10, или ЗВ при ППВ (м3/га) = ППВ (% от веса) · ρb h.

5.3. Расчет поливных норм и поливных норм нарастающим итогом

По С. Н. Рыжову (1951), Н. И. Карнаухову (1977), для расчета поливных норм необходимо знать предельную полевую влагоемкость, выраженную в объемных процентах, и глубину промачивания почвы. Полив следует проводить при влажности 70 % от предельной полевой влагоемкости, т. е. поливная норма будет составлять 30 % ППВ.

Таким образом, чтобы получить поливную норму, нужно величину ППВ, выраженную в виде запасов влаги при ППВ (м3/га) умножить на 0,3:

48

Расчет поливной нормы: ППВ (м3/га) · 0,3. Результаты подсчетов заносятся в таблицу 16.

Таблица 16 Послойные, суммарные запасы влаги и рациональная поливная

норма

Следующий этап работы – это расчет поливных норм нарастающим итогом по профилю почвы на требуемую глубину. Это достигается суммированием послойных предыдущих поливных норм с каждой последующей.

Примерные величины ППВ для верхнего метрового слоя некоторых степных среднегумусированных почв предлагают С. В. Астапов и С. И. Долгов (1959) (табл. 17).

Таблица 17 Примерные величины ППВ для верхнего метрового слоя

некоторых степных среднегумусированных почв (по С. В. Астапову и С. И. Долгову, 1959)

49

Известно, что наилучшим состоянием почвы является такое, когда на долю почвенного воздуха приходится 20 %, а на долю пор, занятых водой – 40 % от общей пористости: Когда в почве содержится, от 20 до 15 % воздуха, условия для развития растений являются удовлетворительными, от 15 до 8 – неудовлетворительными; ниже 8 – совершенно неудовлетворительными.

Качественную оценку предельной полевой влагоемкости следует дать исходя из указанного соотношения содержания влаги и воздуха при ППВ.

После определения водопроницаемости и влагоемкости почвы следует провести зарисовку контура смачивания почвы.

5.4. Зарисовка контура смачивания

Через 24 часа для почв песчаных, супесчаных и легкосуглинистых, через 48 часа для почв суглинистых и глинистых (чем тяжелее, тем больший срок требуется для установления капиллярного равновесия) делают вертикальный разрез-траншею через центр площади внутренних квадратов по всем контролям опыта на глубину, на 30 см ниже видимой нижней границы смоченности. Для точного замера смоченную поверхность подразделяют на квадраты со стороной 10 см и воспроизводят контур на миллиметровой бумаге или по клеткам в рабочей тетради (рис. 8).

Рис. 8. Профиль смоченности после определения водопроницаемости почвы (светло-каштановая солонцеватая тяжелосуглинистая почва), по вертикали – глубина, см

Впитывание воды в почву идет не только вертикально вниз, но и в стороны за счет боковой инфильтрации в зависимости от харак-

50