Методы определения воздушных свойств почв

Определение воздушных свойств почвы

Объём, занимаемый в почве воздухом, определяют буровым методом (Н. А. Качинский) или с помощью специального аэропикнометра.

Буровой метод. Цилиндром определённого объёма берут образец почвы с ненарушенным строением, определяют массу сырой почвы, влажность W, для вычисления массы сухой почвы, плотность скелета почвы Dv (объёмная масса), а также плотность твёрдой фазы почвы D (удельная масса). Отношение сухой почвы к её объёму в цилиндре даёт плотность почвы Dv. Удельная масса для конкретной почвы величина постоянная.

Расчёты ведут по следующим формулам

1. Объём цилиндра (образца почвы), см3

Где D – диаметр цилиндра, см; Н – высота цилиндра, см.

2. Масса абсолютно сухой почвы в цилиндре

Где Р – масса сырой почвы, г; Т – тара цилиндра, г; W – влажность почвы, % к абс. сухой.

3. Объёмная масса почвы, г/см3

4. Объём твёрдой фазы почвы в цилиндре, см3

Где d – удельная масса почвы, г/см3

5. Объём, твёрдой фазы почвы в цилиндре, %

6. Общая пористость, см3

7. Общая пористость, %

8. Масса воды в почве, г

9. Объём пор, занятых водой, см3

10. Объём пор, занятых воздухом, см3

11. Объём пор, занятых воздухом, % к объёму почвы

2. Определение воздухопроницаемости

Разработано несколько методов измерения воздухопроницаемости.

Манометрический метод основан на учёте времени T выращивания градиента давления в сосуде, соединном последовательно с почвой и атмосферой.

Прибор Эванса и Кирсама для измерения воздухопроницаемости поверхности почвы (рис).

В почву врезают металлическое кольцо 1, в центр которого вставлена стеклянная или из прозрачной пластмассы трубка 4, касающаяся почвы. Трубка укреплена на треноге 3. Поверхность почвы внутри кольца заливают парафином 2. В сосуд 8 с термометром 6 накачивают автомобильным насосом 10 воздух до тех пор, пока столб воды в манометрической трубке 7 не поднимется до отметки 30-40 см. Затем кран 9 на трубке, через которую поступал воздух, закрывают, открывают кран 5. Воздух из сосуда 8 через шланг и трубку поступает в почву; давление в сосуде падает. Учитывают время выравнивания давления в сосуде с атмосферным давлением через почву (tn) и затем снова накачивают воздух в сосуд 8 и выпускают его в атмосферу (t2). Коэффициент воздухопроницаемости равен

Авторы предложили формулу для вычисления воздухопроницаемости Kb в единицах дарси. Дарси – объём (мл) газа, протекающего в секунду (нормально к поверхности пористой среды) через 1 см2 при вязкости воздуха, равной 1,01 пуаза, и градиенте давления 98 кПа на 1 см2.

Где – вязкость в паузах; V – объём сосуда; A – отношение радиуса трубки к радиусу кольца; P – атмосферное давление; h0 – высота столба воды в манометре перед опытом; h1 – то же, после опыта.

Определения в поле показали, что воздухопроницаемость поверхности почвы изменяется от десятых долей до 40 единиц Дарси и зависит влажности почвы и её окультуренности.

Этим прибором можно определить воздухопроницаемость по генетическим горизонтам, соответственно обнажив их, а так же в образцах почвы ненарушенного или естественного сложения, которые для этих целей следует брать в специальные цилиндры.

Более подробно о методах изучения воздушных свойств почв можно прочитать у А. Ф. Вадюниной, 1986.

3. Определения интенсивности аэрации

Интенсивность аэрации между почвой и атмосферой определяют косвенно – по количеству выделившейся из почвы углекислоты или другого газа и непосредственно – путём измерения количества проникшего и выделившегося из почвы воздуха – «дыхания» почвы.

Метод Штатнова. Биологическую активность почвы определяют косвенно по выделению СО2 почвой. В полевых условиях на поверхность почвы без растительности под колпак (стеклянный сосуд или эксикатор) ставят подставку, на которой устанавливают чашку Петри или широкий бюкс с 0,1 мольным раствором NaOH (поглотителем СО2). Раствор должен покрывать дно сосуда тонким слоем (10 – 20 мл). Одновременно для контроля рядом ставят широкий плоскодонный сосуд с 1 %-ным раствором H2SO4 слоем 0,5-1см для изоляции от внешнего воздуха. На подставке в него устанавливают сосуд с поглотителем, накрытый колпаком – изолятором. Через 1 – 2 часа раствор поглотителя сливают через воронку в коническую колбочку, ополаскивают воронку в фарфоровую чашку дисцилированной водой без СО2 (кипячёной в течение двух часов). Перед титрованием в колбочку прибавляют 1 мл 50 % раствора BaCl2 для связывания поглощённого CO2.

Пример расчёта. На 10 мл 0,1 молярного раствора щёлочи в контрольной пробе израсходовано 9,8 мл 0,1 молярного раствора HCl, а в опытном варианте – 6,4 мл. Следовательно, с изучаемой поверхности почвы за 3 ч на связывание СО2 израсходовано 3,4 мл NaOH, что соответствует

Г СО2.

Поверхность почвы в сосуде равна 500 см2. С площади 1 м2 выделится

С одного гектара – 1,496 кг за 3 г, за 1 г – 0,499;

за сутки – 0,5·24 = 12 кг.

Литература

Ревут И. Б. Физика почв / Ревут И. Б. – Л.: Колос, 1972. – 368с.

Николаева И. Н. Воздушный режим дерново-подзолистых почв / Николаева И. Н. – М.: Колос, 1970. – 100 с.

Воронин А. Д. Основы физики почв / Воронин А. Д. Основы физики почв / Воронин А. Д. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. – 244 с.

Вадюнина А. Ф. Методы исследования физических свойств почв / Вадюнина А. Ф., Корчагина З. А. – М.: Агропромиздат, 1986. – 416 с.