291_p1566_B1_8074

можно соорудить на одной из вагонеток: каркас сбивают из деревянных брусков, стены из картона обтягивают марлей. На крыше камеры устанавливают большие кристаллизаторы с водой и спускают в них концы фитилей из ваты. Второй конец каждого фитиля соединяют с марлей камеры, которая постепенно увлажняется.

Оправившиеся от временного завядания растения вынимают из камеры и выставляют на открытый воздух, где они обычно уже через 2–4 часа подвядают, после чего их снова помещают в камеру. После двух-трех перестановок растения не восстанавливают своего тургора в камере за сутки и остаются завядшими.

В момент наступившего устойчивого завядания растения срезают, почву извлекают из сосудов, быстро перемешивают (причем отбрасывают крупные корни) и берут по две пробы из каждого сосуда для определения влажности высушиванием. Определение влажности завядания проводят в трехкратной повторности (три параллельных сосуда).

Влажность завядания зависит от свойств почвы, свойств почвенного раствора (в первую очередь от осмотического давления его), вида и возраста растений. Величина влажности завядания для супесчаных почв колеблется около 3–5 % на сухой вес почвы, для суглинистых черноземных почв – 15–18 % и еще выше для торфяных почв.

6.4.4. Определение недоступной растениям воды в почве без завядания растений. Метод Соколова и Федоровского

Описанные выше методы определения количества недоступной растению воды в почве имеют существенный недостаток: корни растений сконцентрированы в одном небольшом объеме почвы, который ими иссушается, а исчерпание доступной воды определяется по завяданию. Не только при самом завядании, но даже еще до его наступления растения испытывают недостаток воды, и жизненные процессы и свойства растений в опыте значительно изменяются (падает обводненность тканей, возрастает сосущая сила и т. д.). В отличие от этого в поле имеется разная обеспеченность слоев почвы влагой; растения не завядают, иссушив верхние горизонты почвы, так как продолжит получать воду из более глубоких слоев.

61

Более правильным методом определения максимального иссушения почвы корневой системой в вегетационном опыте будет постановка опыта, приближающего нас к условиям поля, в котором иссушение производится нормально развитыми и незавядшими растениями. Такие условия соблюдаются в методе А. В. Соколова и Д. В. Федоровского, заключающемся в следующем. Почву в сосудах разделяют на две половины: верхнюю половину отделяют от нижней горизонтальной прослойкой из гравия или крупного песка толщиной около 3 см (песок должен быть отсеян от примеси пыли). Такая прослойка изолирует верхнюю половину почвы от капиллярного поднятия воды снизу, если влажность нижней половины ниже полной влагоемкости (рис. 9).

Рис. 9. Схема набивки сосудов при определении недоступной растению влаги 1 – почва; 2 – песок; 3 –

гравий; 4 – замазка; 5 – трубка для полива

Первоначально, после посева, полив производят по весу сверху и через трубочку снизу и влажность всей почвы доводят до оптимальной. Корни растений проникают до дна сосуда, после чего можно приступить к определению. Поверхность почвы заливают тонким слоем изолирующей мастики и с этого момента производят поливку только нижней половины почвы через трубочку. Поливную норму снижают и доводят до количества, поддерживающего влажность нижней половины почвы в 60 % от полной влагоемкости; при этом учитывают вес воды мертвого запаса в верхней половине, который прибавляют при расчете веса воды для полива.

62

Растения, продолжая развиваться, извлекают воду своей корневой системой из обеих половин почвы, иссушают верхнюю половину почвы до той влажности, при которой вода является недоступной. Как показали опыты, влажность эта близка к влажности завядания, найденной другими методами. Влажность почвы определяют дней через десять после прекращения полива верхней части почвы; некоторой задержки определения в этом случае опасаться не приходится, так как в верхнем слое почвы не должно происходить ни потерь воды с поверхности почвы, ни притока воды снизу по капиллярам (возможен лишь приток парообразной воды снизу). Показателем правильности применения метода является равномерность иссушения верхней половины почвы в сосуде; поэтому всегда следует брать две пробы на влажность – одну из верхней и одну из нижней части иссушаемой половики почвы в сосуде.

6.5. Вычисление запасов доступной растениям воды

Получив данные по полной влагоемкости (ПВ), предельно полевой влагоемкости (ППВ) или наименьшей влагоемкости (НВ), влаге завядания растений (ВЗ), можно рассчитать:

1)диапазон подвижной (легкодоступной) влаги – водоотдачу определяем как разность ПВ – ППВ, или ПВ – НВ.

2)диапазон активной (доступной, продуктивной) влаги (ДАВ)

–разность между предельной полевой влагоемкостью и влагой завядания – (ППВ – ВЗ);

3)запас продуктивной влаги в момент работы – разность между массовой влажностью (W) и влагой завядания (ВЗ).

Данные представить в общей таблице водно-физических свойств. В отчете дать оценку состояния увлажнения почвы по массовой и относительной влажности, изменения влажности с глубиной по профилю почвы, объяснить причины этого.

63

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЧВЫ

Определение температуры почвы производят на разных глубинах и в разные сроки. В поверхностных горизонтах определение температуры производится термометрами Саввинова, в глубинных горизонтах – вытяжными термометрами.

Почвенный коленчатый термометр Саввинова позволяет измерять температуру на глубине 5, 10, 15, 20 см. Термометры вкапывают в почву на указанные глубины по линии с востока на запад на расстоянии 10 см друг от друга. Резервуар термометра должен быть расположен параллельно поверхности почвы, а ствол должен выступать над поверхностью. Под ствол термометра ставят козлы из тонких палочек.

После установки термометров и стабилизации температуры (не менее суток) снимаются показания и заносятся в рабочий журнал.

Почвенные вытяжные термометры устанавливают по глубинам в ряд на расстоянии 50 см друг от друга на 20, 40, 60,120, 320 или 20, 40, 80, 160, 320 см, т. е. возможно варьирование глубин. Установка ведется путем бурения скважин или закладываются разрезы. В скважинах или разрезах устанавливаются обсадные трубки. Затем они засыпаются, почва вокруг термометра плотно утрамбовывается. В скважину опускаются тросы с закрепленными на их концах термометрами.

Снимают показания, в зависимости от целей исследований, один раз в декаду, в течение вегетационного периода или в течение всего года. Подобные многолетние наблюдения за режимом температуры ведут на стационарах.

В условиях нашей 2-недельной практики представляется возможным снять только однократные показания изменения температуры на глубине, для того чтобы студент имел представление о характере температурных условий почвенного профиля. Для примера приводится таблица (табл. 19) режима температуры ее графическое

64

изображение (рис. 10) каштановой почвы Ольхонского района Иркутской области, по данным К. В. Морозовой (1982).

65

Таблица 19 Температура каштановой почвы с мая 1979 по январь 1980 г.

Рис. 10. Изменения температуры каштановой почвы с мая

1979 г. по январь 1980 г.

66

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключительный этап лабораторно-камерального периода все результаты расчетов объединяются в сводную таблицу (табл. 20) водно-физических свойств изучаемых почв (см. прил. 6).

Таблица 20 Окончательная таблица водно-физических свойств изучаемых почв

В конце прохождения учебной практики каждая бригада студентов пишет отчет по плану:

Введение (где, когда проходила практика; состав бригады)

1.Краткая характеристика района работы: геология, геоморфология, гидрогеология, климат, растительность, почвы.

2.Морфологическое описание исследуемой почвы с приложением зарисованного профиля (опорного разреза).

3.Водно-физические свойства почвы.

3.1.Гранулометрический состав.

3.2.Структура.

3.3.Плотность сложения почвы.

3.4.Порозность почвы в объеме: общая; объем пор, занятых водой и воздухом при насыщении почвы водой и в естественном состоянии.

3.5.Водопроницаемость (мм/мин) с поверхности.

3.6.Влагоемкость (%, м3/ га) и профиль смачивания.

3.7.Влажность почвы: абсолютная и относительная.

3.8.Диапазон активной влаги, общие запасы воды и запасы продуктивной влаги (м3/га; мм).

3.9.Температура почвы.

3.10.Выводы и рекомендации по оптимизации свойств исследуемой почвы.

67

ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ

Влагоемкость – максимальное количество воды, удерживаемое и почве силами определенной природы.

Влажность завядания растений (ВЗ) – это влажность почвы,

при которой растения не могут брать воду из почвы и, теряя тургор, необратимо (даже при помещении в насыщенную парами воды атмосферу) завядают.

Влажность разрыва капиллярной связи (ВРК) – это влаж-

ность почвы, при которой подвижность влаги в процессе снижения влажности резко уменьшается. Находится в интервале влажностей между наименьшей влагоемкостью и влажностью устойчивого завядания растений.

Водоотдача – (ПВ – НВ) или (ПВ – динамическая влагоем-

кость) – это количественная характеристика, отражающая количество воды, вытекающее из почвенного слоя при понижении уровня грунтовых вод от верхней до нижней границы этого слоя. Если уровень грунтовых вод опустился заметно ниже рассматриваемой почвенной толщи, то для расчета водоотдачи используют разницу между ПВ и НВ. Если же уровень остался в пределах рассматриваемой толщи, то водоотдачу рассчитывают как разность между ПВ и динамической влагоемкостью, т. е. учитывают распределение влажности в капиллярной кайме грунтовых вод.

Водопроницаемость почв и грунтов – это способность их впитывать и пропускать через себя воду, поступающую с поверхности. Водопроницаемость чаще всего выражают в миллиметрах водного столба за единицу времени. Это удобно потому, что осадки и испарение выражают в миллиметрах. Водопроницаемость выражают также в сантиметрах, литрах или кубометрах в единицу времени: секунды, минуты, часы, сутки. Водопроницаемость почв в сильной степени зависит от температуры воды, так как с ее изменением изменяется вязкость воды, с чем связана и подвижность. Принято водопроницаемость приводить к одной температуре, а в величину коэффициента фильтрации вносят поправку на температуру, приводя ее к 10 °С по формуле Хазена.

68

Процесс этот складывается из 1) поглощения воды почвой, 2) прохождения ее от слоя к слою в ненасыщенной почве и 3) фильтрации воды сквозь толщу почвы.

Впитывание – это поглощение воды почвой, еще не насыщенной до состояния влагоемкости под влиянием сорбционных и менисковых сил, а также градиента напора. Впитывание выражают коэффициентом впитывания

Гигроскопическая влажность (ГВ) – влажность почвы, соот-

ветствующая относительному давлению паров воды в лабораторных условиях. Соответствует влажности воздушно-сухой почвы.

Гидравлический градиент это потеря напора воды на единицу длины фильтрующей колонки ∆h/l.

Диапазон подвижной влаги – (ПВ-НВ) – указывает на коли-

чество воды, которое может стечь при наличии свободного стока из рассматриваемой почвенной толщи.

Диапазон доступной (продуктивной) влаги – (НВ-ВЗ) – для различных почв диапазон, указывающий на количество доступной для растений влаги, может быть различным. Например, в песчаных почвах он может достигать 6–8 %, а в суглинистых – 12–17 %. Поэтому говорят, что суглинистые почвы содержат больше продуктивной влаги, чем песчаные. Тяжелосуглинистые почвы будут содержать большее количество влаги, чем средне- и легкосуглинистые. А вот в глинах, и тем более в тяжелых глинах, доступной влаги может быть меньше, чем в средне- и тяжелосуглинистых почвах. В глинах стремительно возрастает количество связанной воды, больше увеличивается ВЗ, чем растет НВ. Поэтому зависимость количества доступной влаги от классов по гранулометрическому составу имеет максимум, приходящийся на средне-, тяжелосуглинистые почвы.

Диапазон легкоподвижной, легкодоступной для растений влаги – (НВ – ВРК) – это наиболее эффективная часть той продуктивной влаги, которая характеризуется диапазоном (НВ – ВЗ). Иногда этот диапазон заменяют другим – (НВ – 70 % НВ). Этот диапазон влажности в корнеобитаемом слое, чтобы избежать непродуктивных потерь влаги на стекание ее в нижележащие слои и в то же время способствовать наиболее эффективной работе фотосинтетического аппарата растений.

69

Закон Дарси – это поток влаги (qw) в насыщенной почве пропорционален коэффициенту фильтрации (Кф) и градиенту гидравлического напора. Эта размерность потока влаги физически представляет столб воды, выраженный в см (или в мм, или в м) водного слоя, который проходит через почву за единицу времени, поэтому все потоки воды в почве представляются величиной слоя воды в единицу времени

Запасы влаги (3В) в конкретном слое – это балансовая фор-

ма представления данных по влажности. Используется она в основном для характеристики запасов влаги, балансовых расчетов, для выражения всех составляющих водного баланса в одних единицах.

Капиллярная влагоемкость (КВ) – количество влаги в почве,

удерживаемое капиллярными силами в зоне капиллярной каймы грунтовых вод (капиллярно-подпертая влага).

Коэффициент фильтрации (Кф) – это способность почвы проводить насыщенный поток влаги под действием градиента гидравлического давления. Очень важно отметить, что Кф имеет ту же размерность, что и поток влаги, т. е. см/сут, мм/мин, мм/ч и т. д., но лишь в том случае, если гидравлический градиент является величиной безразмерной, т. е. когда и перепад, и длина колонки выражены в одних и тех размерностях длины. Важно, что коэффициент фильтрации равен потоку влаги при единичном градиенте, поэтому нередко Кф называют скоростью фильтрации на единицу градиента. Кроме того (что тоже очень важно!), Кф является постоянной и характеристичной для данного почвенного объекта величиной. Он относится к фундаментальным, базовым почвенным свойствам.

Максимальная гигроскопическая влажность (МГ) – влаж-

ность почвы, устанавливающаяся при помещении почвы в атмосферу с относительной влажностью воздуха 98 %.

Массовая влажность или весовая естественная влажность

(W) – это отношение массы воды к массе абсолютно сухой почвы, т. е. к массе твердой фазы почвы и рассчитывается по формуле (% от веса)

Наименьшая влагоемкость (НВ) (по А. А. Роде, 1969 и

Е. В. Шеину, 2005) – это установившаяся после стекания избытка воды влажность предварительно насыщенной почвы; достигается,

70