291_p1566_B1_8074

тера уплотнения и плотности почвогрунтов. Поэтому, проведя зарисовку контура смачивания, можно дать характеристику сложения почвенного профиля.

Лучше всего зарисовку контура смачивания проводить после определения водопроницаемости, однако можно и специально промочить воду. Производится следующим образом.

После определения водопроницаемости или после обильного смачивания специальных борозд по диаметру круга смачивания делается вертикальный разрез на всю глубину промачивания и в стороны, не подвергающиеся промачиванию. Далее проводятся замеры контура растекания по вертикали от центра с поверхности почвы и в обе стороны. Эти промеры в масштабе наносятся на миллиметровку. Наиболее удобный масштаб 1:10, 10 см профиля равны 1 см на плане. Зарисовка профиля смачивания производится на относительно сухих почвах.

Определение контуров смачивания при подаче воды по бороздам необходимо для проектирования расстояния между поливными бороздами. Это расстояние должно быть таким, чтобы контуры смачивания между двумя смежными бороздами смыкались.

6. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДНЫХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ВЕГЕТАЦИОННЫХ ОПЫТОВ

Поддержание оптимального режима влажности в вегетационных опытах требует большого внимания и знания водных свойств почвы. Хорошо развитые растения могут исчерпать запас доступной влаги в небольшом объеме почвы сосуда. Завядание растений недопустимо в опытах, так как глубоко травмирует растения и нарушает поступление питательных веществ и течение многих биохимических процессов. Не менее опасен даже временный «перелив сосудов», когда влажность превышает полную влагоемкость и недостаток воздуха в почве подавляет развитие растений.

При подготовке вегетационного опыта исследуют водные свойства насыпных образцов почвы с нарушенным строением. Для расчета поливной нормы определяют одну из форм влагоемкости почвы и нижний предел доступной влаги.

51

Оптимальные для роста растений условия создаются в том случае, если влажность почвы при поливе доводится до 60–70 % величины полной влагоемкости, 70–80 % капиллярной или 100 % наименьшей влагоемкости.

Влажность почвы в сосудах должна поддерживаться в пределах содержания легкоподвижной влаги, ни в коем случае не снижаясь до влажности завядания.

6.1. Полная влагоемкость почвы

Полная влагоемкость (водовместимость, ПВ) – наибольшее количество воды, содержащееся в почве при полном заполнении всех пор и пустот, за исключением занятых «защемленным» и адсорбированным воздухом.

Полная влагоемкость, определяемая в трубках, всегда бывает несколько меньше общей порозности, так как при погружении в воду образца почвы в нем сохраняется около 8 % защемленного воздуха.

Полную влагоемкость почвы с нарушенным строением определяют в металлических цилиндрах с сетчатым дном или в стеклянных трубках, обвязанных с одного конца марлей. Диаметр трубки 5–6 см, высота 15–18 см. На сетчатое дно накладывают кружок фильтровальной бумаги и смачивают водой. После стекания излишка воды взвешивают трубку на технических весах с точностью 0,05 г (удобны весы ВЛТК–500) (а).

Цилиндр наполняют на три четверти высоты просеянной через грохот почвой. Почву вносят небольшими порциями и уплотняют постукиванием трубки или осторожным уминанием, добиваясь того же уплотнения, которое принято для сосудов вегетационного опыта. Одновременно берут пробу для определения влажности исходной почвы.

После наполнения почвой цилиндр взвешивают. Вес цилиндра

спочвой (b) и по разности между весом цилиндра с почвой и пустого цилиндра определяют навеску исходной почвы (b – а). Зная влажность почвы, вычисляют вес абсолютно сухой почвы в цилиндре (d).

Цилиндр с почвой прикрывают сверху стеклом, ставят в сосуд

сводой, доводят уровень ее до уровня почвы в цилиндре и остав-

52

ляют на сутки. Через сутки вынимают цилиндр из воды, обтирают фильтровальной бумагой и взвешивают. Еще через сутки повторяют взвешивание (с). При получении близких данных насыщение прекращают.

Влагоемкость выражают в весовых или объемных процентах. Для перевода в объемные весовые данные следует умножить на плотность сложения ρb (объемный вес).

Полную влагоемкость (в % на абсолютно сухую почву) определяют по формуле:

с – а – d

ПВ (в % от веса) = ––––––––– · 100 . (5) d

Отношение веса поглощенной воды (с – а – d) к весу сухой почвы (d) определяет полную влагоемкость в весовых процентах.

Запись результатов определения (5):

Вес цилиндра с увлажненной обвязкой (а). Вес цилиндра с почвой (b).

Навеска исходной почвы (b – а). Навеска абсолютно сухой почвы (d). Вес трубки с почвой после насыщения (с). Вес поглощенной воды (с – а – d).

6.2. Капиллярная влагоемкость почвы

Капиллярная влагоемкость показывает наибольшее количество воды, которое способна поглотить почва при капиллярном ее насыщении снизу. Величина капиллярной влагоемкости зависит от объема капилляров почвы и высоты почвенного столба при насыщении.

Определение капиллярной влагоемкости можно производить в образцах с нарушенным и ненарушенным строением почвы. Образцы с ненарушенным строением берут специальным буром (например, буром Васильева емкостью 500 мл для определения объемного веса) непосредственно с полевых участков.

Определение в образцах с нарушенным строением применяется при закладке вегетационных опытов. Размер цилиндров и порядок их заполнения почвой тот же, что при определении полной влагоемкости (5).

53

Цилиндры ставят на кювету с водой таким образом, чтобы почва через сетку соприкасалась с поверхностью воды. Взвешивание производят 1 раз в сутки. Постоянство веса укажет окончание насыщения.

Содержание воды в почве после насыщения определяют по разности веса насыщенной и абсолютно сухой почвы и рассчитывают влагоемкость, как это описано для полной влагоемкости (5). Возможен и другой путь: почву из цилиндра переносят в чашку, перемешивают и отбирают пробу в сушильный стаканчик. Влажность насыщенной водой почвы в процентах к весу сухой почвы выражает капиллярную влагоемкость.

6.3. Предельная полевая (наименьшая) влагоемкость почвы

В лабораторных условиях можно определить наименьшую влагоемкость образца насыпной почвы по С. И. Долгову (1948). Определение производят в стеклянных трубках диаметром 3 см и длиной 60–80 см. Нижний конец трубки обвязывают полотном или марлей. При подготовке почвы ее доводят до воздушно-сухого состояния и пропускают через грохот (2–3 мм), но не растирают.

При заполнении трубок принимают меры против образования слоистости: засыпают почву через воронку, на носик которой надета широкая каучуковая трубка, доходящая до дна стеклянной трубки. При насыпании почва заполняет воронку и всю каучуковую трубку. При постоянном постукивании и вращении стеклянной трубки начинают медленно поднимать воронку, не отнимая нижнего конца каучуковой трубки от высыпавшейся почвы. Почва сплошным столбом, без сортировки, заполняет стеклянную трубку. Этот прием позволяет избежать образования слоистости.

Однократный полив производят с расчетом, чтобы почвенный столб был промочен не до дна; нижняя сухая зона может быть небольшой. Ход промачивания отмечается раз в сутки – продвижение увлажненной зоны вниз хорошо заметно через стеклянные стенки. Для предотвращения подсыхания поверхности почвы трубку закрывают часовым стеклом.

После прекращения передвижения воды (через 30–40 дней) трубку разрезают и послойно, в каждых 2–4 см, определяют влаж-

54

ность. Верхние 4–6 см обычно переувлажнены, в нижней части длиной 20–25 см, прилегающей к сухой почве, влажность заметно изменяется. Во всех слоях выше переходной зоны (кроме самых верхних) сохраняется постоянная влажность, которая соответствует наименьшей влагоемкости почвы.

6.4. Определение недоступной растению влаги в почве

Не вся вода почвы одинаково доступна растениям: часть ее находится в связанной, малодоступной для растений форме. Для вычисления количества активной, доступной растениям воды, находящейся в данный момент в почве, определяют общее количество воды и вычитают из него воду «влажности завядания» – содержание воды малоподвижной и не обеспечивающей нормального развития и роста растений.

Количество недоступной для растений воды в почве зависит, прежде всего, от состава самой почвы. В первом приближении эту величину можно рассчитать по максимальной гигроскопичности почвы. Массовые определения влажности завядания удобно проводить, применяя метод проростков на небольших объемах почвы. Но более правильным, хотя и более громоздким, является определение влажности завядания хорошо развитых растений, произрастающих на таком объеме почвы, которое обеспечивает нормальное их развитие. При таких исследованиях было установлено, что растения разных видов и разных фаз развития оставляют в почве при завядании разные количества неиспользованной воды (Федоровский, 1948).

В полевых условиях во время засушливого периода также можно определить в корнеобитаемом слое почвы влагу, оставшуюся недоступной растениям.

6.4.1. Максимальная гигроскопичность почвы (по Митчерлиху)

Около 10 г суглинистой или 20 г супесчаной воздушно-сухой почвы, пропущенной через сито с отверстиями 1–2 мм, насыпают в широкий низкий сушильный стаканчик с известным весом. После

55

взвешивания стаканчика с почвой его помещают с открытой крышкой в эксикатор, на дно которого налито 200–300 мл 10%-ного раствора серной кислоты для поддержания в нем относительной влажности воздуха 96 %. При такой относительной влажности воздуха удобнее насыщать почву влагой, чем при более высокой (влажность над насыщенным раствором K2SО4 по Николаеву или 3 %-ным раствором H2SО4 по Францессону равна 98 %), так как при большом содержании паров в воздухе небольшое понижение температуры легко вызывает образование росы в эксикаторе и увлажнение почвы, что затрудняет определение.

Стаканчики выдерживают в эксикаторе до тех пор, пока почва перестанет прибавлять в весе. Значительно скорее насыщение идет в том случае, если в эксикаторе создать разрежение (например, водоструйным насосом). Эксикатор надо ставить в такое место лаборатории, где температура воздуха меняется менее всего, и оберегать его от нагревания и сотрясений.

Первое взвешивание производят через 3–4 дня. Если насыщение происходит при разрежении, кран эксикатора соединяют с двумя промывными склянками с 10%-ной H2SО4 и, осторожно открывая кран, впускают в эксикатор воздух. После выравнивания давления с эксикатора снимают крышку, снимают стаканчики, быстро закрывают их крышками и взвешивают с точностью до 0,01 г. В эксикаторе сменяют 10%-ный раствор H2SО4.

После взвешивания стаканчики снова помещают в эксикатор и через 5– дней снова взвешивают. Насыщение почвы влагой в эксикаторе и взвешивание повторяют до получения постоянного веса (при разрежении обычно не раньше, чем через 20 дней). По достижении постоянного веса стаканчики с почвой высушивают в сушильном шкафу при температуре 100–105 °С.

Максимальную гигроскопичность МГ (весовые %) вычисляют по формуле:

(В – С) · 100 МГ (весовые %) = –––––––––––––––.

С – А

где А – вес пустого стаканчика, г; В – вес стаканчика с почвой после насыщения, г; С – вес стаканчика с почвой после высушивания, г.

56

Вода в почве при влажности ее, равной максимальной гигроскопичности, совершенно недоступна для растения и не используется клетками микроорганизмов. Для расчета недоступной влаги, или влажности завядания, разные авторы предлагают умножать максимальную гигроскопичность на 1,34; 1,5 и 2,0. Однако такой расчет дает весьма приблизительную величину влажности завядания, так как при этом не учитывается все многообразие свойств растений.

Определение максимальной гигроскопичности сильнозасоленных почв возможно, так как изменение веса образца почвы при насыщении не прекращается очень долго. Поглощение паров воды будет продолжаться за счет различия в упругости паров над раствором, из которого происходит насыщение, и над пленкой засоленной воды на поверхности почвенных частиц. Проводить предварительную промывку солей из образца и затем определять максимальную гигроскопичность не следует, ибо содержание недоступной для растений влаги в засоленной почве зависит также и от количества солей в почве.

6.4.2. Определение влажности завядания методом проростков по Долгову

40–60 г воздушно-сухой почвы помещают в обычный алюминиевый стаканчик для определения влажности почвы (диаметр 4 см, высота 6 см). Почву постепенно увлажняют, для чего стаканчик ставят наклонно и смачивают почву по каплям, по мере впитывания воды, чтобы вытеснить из почвы воздух и достичь полного смачивания почвы.

С первым поливом вносят также питательные соли, если почва малоплодородна. После полива в каждый стаканчик сажают пять – шесть наклюнувшихся зерен ячменя или другого растения. До появления всходов все стаканчики должны быть прикрыты плотной бумагой для предотвращения испарения воды с поверхности почвы и ее подсыхания. После появления всходов растения следует держать в хорошо освещенном помещении и поливать не менее трех раз в день.

В каждом стаканчике оставляют по четыре одинаковых растения. Влажность завядания определяют в то время, когда второй

57

лист по длине начинает превосходить первый настоящий лист. (Обычно это бывает через 2 недели после посева.) Поверхность почвы заливают расплавленной мастикой из парафина (2–3 части) и вазелина (1 часть). Температура мастики должна быть низка к точке ее застывания. Затем все стаканчики помещают в светлое, защищенное от прямого солнечного света помещение и оставляют там до завядания растений. В зимнее время выращивание ведут в камерах с освещением лампами дневного света.

Начало завядания заметно по подвяданию верхушек нижних (первых) листьев; затем наступает явное завядание – все листья подвядают и опускаются до половины своей длины; третья фаза завядания характеризуется полным завяданием и опусканием всех листьев на всю их длину.

При ежедневном осмотре утром, днем и к вечеру все стаканчики с растениями, достигшими второй фазы явного завядания, помещают под поставленный на стол стеклянный колпак или плотный деревянный ящик с влажной ватой или опилками, которые поддерживают в замкнутом пространстве высокую влажность воздуха. Если завядание растений под колпаком сохранится до следующего утра, это будет означать, что почва достигла влажности устойчивого завядания. Если же к утру растения восстановили тургор, их выставляют на несколько часов на открытое место до появления признаков завядания, а затем убирают во влажную атмосферу. Соблюдение этой техники установления влажности почвы устойчивого завядания очень важно для получения устойчивых, достаточно объективных данных.

Определение влажности в почве проводят в тех же стаканчиках. Почвенный комок обычно легко извлекается из стаканчика, так как почва при иссушении уменьшает свой объем. Верхнюю часть почвенного образца в 1–2 см вместе с парафиновой корочкой и остатками семян удаляют; почвенную пробу разламывают, по возможности освобождают от корней и затем возвращают в тот же стаканчик, в котором производят сушку почвы и определение влажности. Определение влажности завядания ведут с трехкратной повторяемостью.

Подобное определение недоступной влаги при помощи живых растений является более точным, чем определение, например, по

58

максимальной гигроскопичности; однако и этот метод не учитывает специфичности свойств растений на разных фазах их развития.

59

6.4.3. Определение влажности завядания вегетационным методом с хорошо развитыми растениями

Как было установлено опытами, проведенными в лаборатории агрохимии Почвенного института им. В. В. Докучаева (Москва), наиболее точное определение влажности завядания может быть получено при хорошо развитых растениях с мощной корневой системой. Количество недоступной растениям влаги изменяется с возрастом растения; наибольшее иссушение почвы отмечено под растениями в фазе бутонизации и цветения. Как показали опыты с хорошо развитыми растениями, влажность завядания различных видов растений для одной и той же почвы также неодинакова.

Почву набивают в сосуды емкостью около 1 л. Удобно употреблять для этих опытов железные крашеные сосуды. Как в обычных вегетационных опытах, на дно сосуда кладут 100–150 г битого стекла для обеспечения дренажа и устанавливают трубку для полива. При необходимости в почву вносят удобрения. На сосуд оставляют от 1 до 10 растений, в зависимости от вида. Поливку растений вплоть до бутонизации (или выколашивания) проводят как обычно, причемстремятся поддержатьоптимальнуюдлярастений влажность.

По достижении растениями стадии бутонизации или колошения сосуды подготавливают к определению влажности завядания. Поверхность почвы в сосудах заливают расплавленной при температуре около 40 °С легкоплавкой мастикой из смеси парафина (2 части) и вазелина (1 часть). Избыток мастики сливают через край при наклонении сосуда. Тонкий слой застывшей мастики должен покрывать всю поверхность почвы и плотно приставать к стенкам сосуда и стеблям растения, предотвращая испарение влаги с поверхности почвы. Можно использовать с этой целью и холодную невысыхающую замазку из смеси мела (или зубного порошка) и касторового масла. Отверстие поливной трубки закрывают ватным тампоном.

После такой подготовки растения используют до возможного предела только доступную воду из почвы в сосуде. Растения должны находиться под непрестанным наблюдением. При первых признаках завядания растения немедленно переносят в темную камеру с относительной влажностью воздуха около 95 %. Такую камеру

60