Лабораторная работа 4. Общие физические свойства почв

Цель работы: изучить общие физических свойств почвы (плотность твёрдой фазы, плотность сложения, общая пористость и пористость аэрации), произвести анализ этих свойств и сделать их агрономическую оценку в предложенных вариантахдляуспешного формирования у студентачасти профессиональных компетенций 6, 14.

Материальное обеспечение: тетрадь, ручка, карандаш простой, калькулятор.

 

Теоретическая часть

Почва – это природное тело, состоящее из твёрдой, жидкой, газовой и живой фаз. Основу почвы составляет твердая фаза, состоящая из частиц различной степени дисперсности. Эти частицы могут находиться в свободном состоянии или объединенными в микро- и макроагрегаты, которые не совсем плотно прилегают друг кдругу, поэтому между ними всегда есть поры и пустоты. В порах почвысодержатся воздух, парообразная и жидкая влага. Почва как природноепористое тело характеризуется физическими свойствами.

К общим физическим свойствам почвы относятся: плотностьтвёрдой  фазы почвы, плотность почвы и пористость.

Плотность твёрдой  фазы почвы (удельная масса твёрдой  фазы) – масса сухого вещества в единице объёма твёрдой фазы почвы. Эта величина зависит от природы входящих в почву минералов и от количества органического вещества.

В среднем плотность твёрдой фазы у большинства почв равна                    2,50-2,65 г/см³ и изменяется в зависимости от указанных причин. Чем больше гумуса содержит почва, тем меньше плотность твёрдой  фазы. Так, чернозём с 10%-м содержанием гумуса имеет плотность твёрдой  фазы около 2,4 г/см³, а дерново-подзолистая почва с 2,5%-м содержанием гумуса – 2,6 г/см³. У торфов плотность твёрдой  фазы зависит от степени разложения и зольности торфа и колеблется от 1,4 до 1,7 г/см³. Некоторые скелетные почвы имеют плотность твёрдой  фазы 3,0 г/см³.

Знание плотности твёрдой  фазы почвы необходимо для вычисления пористости почвы. Кроме того, плотность твёрдой  фазы почвы дает некоторую ориентировку в петрографическом составе входящих в почву минералов и указывает на соотношение минеральной и органической частей.

Плотность твёрдой  фазы почвы определяют пикнометрическим способом. Для ее вычисления надо знать объём  и массу твёрдой  фазы почвы. При пикнометрическом способе объём  твёрдой  фазы находят путем вытеснения воды взятой навеской почвы.

Плотность почвы (удельная масса) – масса единицы объёма абсолютно сухой почвы в естественном сложении. Плотность почвы изменяется в широких пределах: у минеральных – от 0,9 до 1,8,у болотных торфяных – от 0,15 до 0,4 г/см³.

Плотность почвы зависит от характера структуры, минералогического, гранулометрического состава, содержания органического вещества. Особенно сильно влияет на плотность почвы механическая обработка. Наименьшую плотность почва имеет сразу после обработки (вспашки, культивации), затем она постепенно уплотняется. Через определенное время, которое зависит как от свойств самой почвы, таки от внешних факторов, почва приобретает плотность, практически неизменяющуюся во времени до следующей обработки. Такая плотность называется равновесной. Равновесная плотность не всегда является оптимальной для сельскохозяйственных культур.

Оптимальной считают плотность, при которой складываются благоприятные условия для развития растений. Для большинства культурных растений оптимальная плотность – 1-1,25 г/см³.

Отклонение от оптимальной величины плотности в любую сторонуприводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур. Сравнение оптимальной плотности с равновесной помогает определить необходимость и направленность механического воздействия на почву (рыхление, уплотнение) или полного исключения такого воздействия (таблица 18).

Плотность сложения почвы имеет важное агрономическое значение.Сильно уплотненная сухая почва оказывает большое сопротивлениеразвитию корневой системы растений. Например, длина корней овощных культур в рыхлой почве в 5 раз больше, чем в плотной. Оптимальная плотность для овощных культур 1-1,2 г/см³. В переуплотненной почве ухудшаются водные свойства, газообмен, увеличивается содержание влаги, недоступной растениям. Поэтому необходимо регулировать плотность почв.

 

Таблица 18 – Оценка плотности суглинистых и глинистых почв                                          по гранулометрическому составу (по Н.А. Качинскому)

Плотность, г/см3	Оценка
< 1,0	Почва вспушена или обогащена органическим веществом
1,0-1,1	Типичные величины для культурной свежевспаханной почвы
1,2-1,3	Пашня уплотнена
1,3-1,4	Пашня сильно уплотнена
1,4-1,6	Типичные величины для подпахотных горизонтов различныхпочв (кроме чернозёмов )
1,6-1,8	Сильно уплотненные иллювиальные горизонты

 

Показатель плотности почвы необходим для вычисления пористости, расчета массы почвенного горизонта, для вычисления запасов воды, гумуса, питательных веществ, солей в определенном слое почвы. Плотность почвы оказывает большое влияние на водный, воздушный и тепловой режимы почв и на продуктивность растений.

Плотность почвы обычно определяют путем взятия ненарушенного образца почвы в особые цилиндры известного объёма с помощью бура с последующим взвешиванием и пересчетом на сухую почву.

В лабораторных условиях плотность почвы определяют из рассыпного образца с нарушенным сложением почвы.

Пористость почвы– суммарный объём  всех пор между твердыми частицами и структурными агрегатами в единице объёма почвы. Пористость выражают в процентах от общего объёма почвы.

В разных горизонтах минеральных почв пористость изменяется в широких пределах от 25 до 80%, в торфяных – от 80 до 90%, в верхнихгумусовых горизонтах – 50-60%. В зависимости от величины порразличают капиллярную и некапиллярную пористость почвы, граница между ними нечеткая и имеет ряд переходов.

Самые благоприятные условия увлажнения и газообмена складываются в почвах при соотношении капиллярной и некапиллярной пористости около 1:1.

Вычисляют общую пористость по показателям плотности и плотности твёрдой  фазы почв.

,

где 1 – единица объёма  почвы естественного сложения;

dv – плотность почвы, г/см³;

d – плотность твёрдой  фазы почвы, г/см³;

100 – коэффициент для пересчета в %.

Величина пористости зависит от структурного состояния и микроагрегатности, гранулометрического состава, содержания гумуса, а в агроценозах от обработки и приемов окультуривания.

Для оценки общей пористости пахотного слоя суглинистых и глинистых почв используют шкалу Н.А. Качинского (таблица 19).

Таблица 19 – Оценка общей пористости пахотного слоя

по шкале Н.А. Качинского

Общая пористость в вегетационный период, %	Качественная оценка пористости
> 70	Почва вспушена — избыточно пористая
65-75	Культурный пахотный слой — отличная
55-50	Удовлетворительная для пахотного слоя
< 50	Неудовлетворительная для пахотного слоя
40-25	Чрезмерно низкая. Характерна для уплотненных иллювиальных горизонтов

 

Пористость аэрации– часть общей пористости, заполненная воздухом. Она равна разности между объёмом общей пористости и объёмом воды, которая содержится в почве в момент определенияпористости. Пористость аэрации вычисляют по данным общей пористости, влажности и плотности и выражают в процентах к общей пористости:

,

где Р_аэр – пористость аэрации, % объёма  почвы;

Р_общ – общая пористость, %;

а – содержание влаги, %;

dv – плотность почвы, г/см³.

 

    Задания

1. Изучить общие и физические свойства и методику их расчета.

2. Вычислить плотность почвы, общую пористость и пористость аэрации.

3. Проанализировать изменения свойств почвы в зависимости от увеличения или уменьшения общих физических свойств.

4. Дать сравнительную характеристику удельной массе минеральных и органических почв.

 

Задания для самостоятельной работы

1. Вычислить общую пористость при следующих показателях плотности (dv) и плотности твёрдой  фазы (d), г/см³:

dv	0,9	1,05	1,0	1,15	1,35	1,40	1,25	0,40	0,25
d	2,6	2,55	2,6	2,65	2,70	2,00	2,65	1,85	1,55
Робщ

 

2. Определите, как изменится плотность почвы (dv), если общая пористость изменяется следующим образом:

Р_общ, % – 60, 62, 58, 55, 50, 45, 40, 38, 35, 30;

d, г/см³– одинакова (2,55 г/см³).

3. Какая величина плотности почвы характерна для уплотненнойпашни, г/см³: 0,95; 1,0; 1,05; 1,15; 1,20; 1,25; 1,35; 1,40; 1,45; 1,55?

4. Какая величина плотности почвы характерна для вспушенной почвы, г/см³: 0,9; 0,95; 1,0; 1,05; 1,3; 1,4; 1,45; 1,50; 1,65?

5. Рассчитайте Р_общ, данные внесите в таблицу 20 и определите, какие по генезису почвы представлены, если они характеризуютсяследующими показателями:

Таблица 20 – Общие физические свойства почв

Глубина, см	dv	d	Робщ, %	dv	d	Робщ, %	dv	d	Робщ, %
	г/см3			г/см3			г/см3
0-10	1,05	2,55		1,24	2,58		0,35	1,58
10-20	1,15	2,52		1,28	2,61		0,30	1,65
20-30	1,15	2,61		1,35	2,63		0,25	1,60
30-40	1,25	2,63		1,58	2,68		0,21	1,63
40-50	1,25	2,58		1,59	2,70		0,18	1,68
50-70	1,35	2,62		1,62	2,75		0,15	1,62
70-100	1,45	2,70		1,65	2,72		0,14	1,58
0-10	1,10	2,58		1,31	2,61		0,24	1,58
10-20	1,69	2,55		1,30	2,60		0,20	1,60
20-30	1,70	2,53		1,38	2,59		0,20	1,48
30-40	1,50	2,54		1,45	2,58		0,18	1,45
40-50	1,55	2,62		1,50	2,58		0,17	1,40
50-60	1,60	2,64		1,55	2,60		0,17	1,41
60-70	1,63	2,68		1,58	2,62		0,16	1,42
70-80	1,59	2,70		1,65	2,64		0,15	1,44
80-100	1,70	2,71		1,72	2,65		0,14	1,;5

 

6. Дать сравнительную характеристику удельной массе минеральных и органических почв (таблица21, 24).

7. По величинам объёмных и удельных масс вычислить и оценить общую скважность почв (таблицы21-23).

 

Таблица 21 – Общие физические свойства дерново-подзолистых и чернозёмных почв

Почва и угодье	Горизонт	Глубина образца, см	Удельная масса	Объёмная масса	Общая пористость, %
			г/см3
1	2	3	4	5	6
Дерново-сильноподзолистая легкосуглинистая. Целина	А1	5-15	2,52	1,23	51,2
	А2	22-32	2,62	1,29	50,8
	В1	64-74	2,67	1,66	37,8
	С	104-114	2,71	1,72	36,5
Дерново-сильноподзолистая. Пашня	Апах	0-27	2,53	1,14	54,9
	А2	36-46	2,63	1,57	40,3
	В1	60-70	2,69	1,62	39,8
	В2	74-84	2,69	1,79	33,5

 

 

Продолжение таблицы 21

1	2	3	4	5	6
Чернозём  обыкновенный тяжелосуглинистый. Целина	А1	2-12	2,55	1,15	54,9
	А1	12-22	2,58	1,17	54,7
	В1	30-40	2,65	1,31	50,6
	В2	57-67	2,68	1,37	48,9
	Вк	87-97	2,72	1,51	44,5
Чернозём  обыкновенный тяжелосуглинистый. Пашня	Апах	0-10	2,58	1,09	57,8
	Апах	10-20	2,60	1,11	57,3
	В1	29-39	2,66	1,28	51,9
	В2	54-64	2,70	1,41	47,8
	Вк	86-96	2,73	1,53	44,0

 

Таблица 22 – Физические свойства серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом

Почва и угодье	Горизонт	Глубина образца, см	Удельная масса	Объёмная масса	Общая пористость, %
			г/см3
1	2	3	4	5	6
Легкоглинистая на покровном суглинке. Лес смешанный	А1	2-7	0,97	2,55
		7-12	0,94	2,55
		15-20	1,14	2,63
	А1А2	20-25	1,29	2,65
		25-30	1,41	2,64
	А2В1	35-40	1,49	2,65
	В1	45-50	1,49	2,71
		55-60	1,49	2,71
	В2	65-70	1,46	2,71
		75-80	1,52	2,71
		95-100	1,52	2,73
	В3	115-120	1,52	2,75
		125-130	1,44	2,75
		145-150	1,52	2,72
	В/С	165-170	1,52	2,72
		195-200	1,56	2,75
Тяжелосуглинистая на покровном суглинке. Пашня. Клевер третьего года пользования	Апах	0-5	1,38	2,57
		5-10	1,37	2,57
		15-20	1,38	2,57
	А1А2	25-30	1,48	2,62
	А2В1	35-40	1,43	2,72
	В1	45-50	1,51	2,70
		55-60	1,51	2,72
		65-70	1,49	2,73
	В2	95-100	1,49	2,74
	ВС	125-130	1,46	2,75
		155-160	1,49	2,74

 

 

Продолжение таблицы 22

1	2	3	4	5	6
Пашня. Унавоженное поле, занятое кукурузой	Апах	0-5	0,92	2,62
		5-10	1,20	2,62
		15-20	1,23	2,62
	А1А2	25-30	1,29	2,67
		35-40	1,46	2,65
	А2В1	45-50	1,50	2,71
	В1	55-70	1,47	2,72
	В2	95-100	1,51	2,76
	В/С	115-120	1,51	2,72
		145-150	1,46	2,75
		175-180	1,46	2,75
		195-200	1,52	2,75

 

Таблица 23 – Физические свойства целинной и распаханной темно-каштановой карбонатной глинистой почвы

Угодье	Глубина образца, см	Удельная масса	Объёмная масса	Общая пористость, %
		г/см3
Целина	0-10	1,35	2,53
	30-40	1,55	2,64
Старопашка (30-летняя)	0-10	1,21	2,60
	30-40	1,45	2,65
Целина	0-10	1,32	2,56
	30-40	1,70	2,62
Пашня	0-10	1,29	2,60
	30-40	1,67	2,65

 

Таблица 24 – Физические свойства выработанных торфяников

Торфяной массив, регион	Глубина образца, см	Удельная масса		Объёмная масса		Общая пористость, %
		г/см3
1	2	3		4		5
«Чемерное» (Полесье)	0-14	1,70		0,26		36,5
	14-27	1,59		0,18		29,1
	27-47	1,89		0,26		39,1
	47-52	2,22		0,96		не опр.
	52-60	2,58		1,68		-
«Лопатинский» (Малое Полесье)	0-20		1,57		0,13		39,9
	20-35		1,46		0,13		32,1
	35-48		2,62		0,67		не опр.
	48-60		2,68		1,69		-
«Любень Великий» (Лесостепь)	0-10		1,59		0,11		28,6
	10-40		2,22		0,63		32,1
	40-55		2,62		1,61		не опр.
	55-80		2,60		1,69		-

 

 

Продолжение таблицы 24

1	2	3		4		5
«Воля Баранецкая» (Предкарпатье)	0-10		1,77		0,11		36,3
	10-20		1,56		0,10		25,4
	20-68		1,80		0,11		18,9
	68-72		2,57		0,91		не опр.
	72-85		2,65		1,37		-

 

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое плотность твёрдой  фазы и плотность почвы? От чего зависят эти свойства?

2. Что такое пористость почвы, от чего она зависит?

3. Назовите виды пористости, агрономическое значение пористости.

4. Как определяют плотность почвы?

5. Какое влияние оказывают плотность почвы и пористость на развитие сельскохозяйственных растений?

6. Дайте оценку общей пористости по Качинскому для:

6.1.  Пахотного слоя чернозёма  выщелоченного тяжелосуглинистого: 53, 63, 65, 72%;

6.2.  Пахотного слоя чернозёма  обыкновенного среднесуглинистого:62, 57, 53, 51%;

6.3.  Темно-серой лесной суглинистой почвы:

горизонт А₁ – 55% А₁ – 60%

В₁ – 46% В₁ – 60%

7. Дайте оценку общей пористости для профиля солонца среднего осолоделого

А₁ – 53,           А₂ – 48,           В₁ – 42%.

8. Какая плотность сложения характерна для иллювиальных горизонтов дерново-подзолистых и солонцовых почв?

9. Какие почвы, одинаковые по минералогическому и гранулометрическому составу, будут обладать лучшими физическими свойствами,если содержание гумуса в них 1,5; 2,5; 4,0; 5,5; 6,5; 7,5; 8,0%?

10. Какие физические свойства улучшаются при известковании кислых почв?

11. Какие физические свойства изменяются, если содержаниегумуса увеличивается с 2 до 5,5%?

12. Какие физические свойства резко изменятся, если будет произведена глубокая безотвальная обработка?

13. Почва подвергается прикатыванию, как в результате этогоизменится dv, d, Р_общ?

14. Какие физические свойства улучшаются при гипсовании солонцов?

15. Какие физические свойства почвы заметно улучшатся, если в течение 4 лет на ней будут возделываться многолетние травы?

16. Какое влияние на физические свойства оказывает возделывание пропашных культур?

17. Какие физические свойства улучшаются при внесении в почву органических удобрений?

18. Что значит «удовлетворительная», «неудовлетворительная»,«отличная», «избыточная» пористость для пахотного слоя по Качинскому?

19. Назовите пределы изменений физических свойств почв и их оптимальные величины для развития сельскохозяйственных растений.

20. Какие приемы используют для регулирования общих физических свойств почвы?

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: