Наименьшая влагоемкость. Наименьшая влагоемкость (по П.С.Коссовичу). Расчет поливной нормы
В лабораторных условиях можно определить величину наименьшей влагоемкости почвы, которая примерно соответствует предельной полевой влагоемкости (Долгов, 1948). При работе с насыпной почвой (например, при набивке вегетационных сосудов) определение в трубках даст более правильный результат, чем полевое определение влагоемкости.
Для определения берут стеклянные трубки длиной в 60-80 см с внутренним диаметром около 3 см. Нижний конец трубки обвязывается полотном или марлей. При подготовке почву доводят до воздушно-сухого состояния и пропускают через грохот (2-3 мм), но не растирают.
При набивке почвы принимают меры против образования слоистости, что достигается насыпанием почвы через воронку, на носик которой надета достаточно 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 с каучуковой трубкой, не отрывая нижнего конца трубки от высыпавшейся почвы; при этом почва сплошным столбом, без сортировки, выходит из каучуковой трубки и заполняет стеклянную трубку. Этим приемом удается избежать образования слоистости, неизбежной при простом насыпании почвы в трубку.
Полив почвы производят с таким расчетом, чтобы почвенный столб промачивался не до дна; нижняя сухая зона может быть небольшой. Ход промачивания регистрируется сквозь стеклянные стенки раз в сутки по увлажнении почвы. Для предотвращения подсыхания с поверхности почвы верх трубок закрывается пробкой с вставленным в нее кали-аппаратом, заполненным водой, что позволяет воздуху входить после насыщения водяными парами.
После прекращения передвижения воды (через 30-40 дней) стеклянные трубки разрезают и послойно определяют влажность в каждых 2 или 4 см. Влажность верхних (обычно переувлажненных) слоев в 4-6 см не принимают во внимание, так же как и в нижних переходных слоях длиной 20-25 см, прилегающих к сухой почве.
Выше переходной зоны во всех слоях, кроме самых верхних, влажность колеблется незначительно и примерно соответствует значению предельной полевой влагоемкости, определяемой в природной полевой обстановке.
Удовлетворительное совпадение лабораторных и полевых определений найдено С.И. Долговым только для пахотного слоя почвы. Для всех подпахотных образцов лабораторные определения дали завышенные значения.
Для быстрого определения наименьшей влагоемкости (по Долгову) воздушно-сухую почву набивают в сосуд высотой 30 см или в широкую трубку высотой около 40 см, стараясь достичь такого же уплотнения почвы, как при набивке сосудов вегетационного опыта. Затем осторожным приливанием воды смачивают верхнюю часть почвенного столба и оставляют в укрытом состоянии на сутки. Через сутки почва в слое от 5 до 10-15 см будет иметь влажность наименьшей влагоемкости. Определение будет правильным, если в нижней части почвенного столба осталась воздушно-сухая почва.
С.И. Долгов считает более правильным рассчитывать полив вегетационных опытов не по полной влагоемкости, а по наименьшей влагоемкости, допуская в опыте колебания влажности от 70 до 100% от наименьшей влагоемкости.
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 BЛTK-500).
Цилиндр наполняют на 8/4 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 и по разности между весом цилиндра с почвой и пустого цилиндра определяют навеску исходной почвы. Зная влажность почвы, вычисляют вес абсолютно сухой почвы в цилиндре.
Цилиндр с почвой прикрывают сверху стеклом, ставят в сосуд с водой, доводят уровень ее до уровня почвы в цилиндре и оставляют на сутки. Через сутки вынимают цилиндр из воды, обтирают фильтровальной бумагой и взвешивают. Еще через сутки повторяют взвешивание. При получении близких данных насыщение прекращают.
Влагоемкость выражают в весовых или объемных процентах. Для перевода в объемные весовые данные следует умножить на объемный вес. Отношение веса поглощенной воды к весу сухой почвы определяет полную влагоемкость в весовых процентах.
Запись результатов определения:
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).
Полную влагоемкость (в % на абсолютно сухую почву) определяют по формуле:
ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ, величина, количественно характеризующая водоудерживающую способность почвы; способность почвы поглощать и удерживать в себе от стекания определенное количество влаги действием капиллярных и сорбционных сил. В зависимости от условий, удерживающих влагу в почве, различают несколько видов В. п.: максимальную адсорбционную, капиллярную, наименьшую и полную.
Максимальная адсорбционная ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ, связанная влага, сорбированная влага, ориентировочная влага - наибольшее количество прочно связанной воды, удерживаемое сорбционными силами. Чем тяжелее гранулометрический состав почвы и выше содержание в ней гумуса, тем больше доля связанной, почти недоступной винограду и др. культурам влаги в почве.
Капиллярная ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ - максимальное количество влаги, удерживаемое в почвогрунте над уровнем грунтовых вод капиллярными (менисковыми) силами. Зависит от мощности слоя, в котором она определяется, и его удаленности от зеркала грунтовых вод. Чем больше мощность слоя и меньше его удаление от зеркала грунтовых вод, тем выше капиллярная В. п. При равном удалении от зеркала ее величина обусловлена общей и капиллярной пористостью, а также плотностью почвы. С капиллярной В. п. связана капиллярная кайма (слой подпертой влаги между уровнем грунтовых вод и верхней границей фронта смачивания почвы). В условиях достаточного тепла и пресных грунтовых вод допускается размещение винограда, особенно столовых сортов, при наличии капиллярной каймы в нижней части корнеобитаемого слоя. При засоленных грунтовых водах капиллярная кайма должна быть ниже корнеобитаемого слоя, чтобы не происходило его засоление, вредное для винограда. Капиллярная В. п. характеризует культурное состояние почвы. Чем почва менее оструктурена, тем больше в ней происходит капиллярный подъем влаги, ее физич. испарение и, зачастую, накопление в верхней части легкорастворимых, в т.ч. и вредных для винограда, солей.
Наименьшая ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ, полевая ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ - количество воды, фактически удерживаемое почвой в природных условиях в состоянии равновесия, когда устранено испарение и дополнительный приток воды. Эта величина зависит от гранулометрич., минералогич. и химического состава почвы, ее плотности и пористости. Применяется при расчете поливных норм. Полная В. п., водовместимость почвы - содержание влаги в почве при условии полного заполнения всех пор водой. При полной В. п. влага, находившаяся в крупных промежутках между частицами почвы, непосредственно удерживается зеркалом воды или водоупорным слоем. Водовместимость почвы рассчитывается по ее общей пористости. Значение величины полной В. п. необходимо при подсчете способности водовпитывания без образования поверхностного стока, для определения способности водоотдачи почвы, высоты подъема грунтовых вод при обильных дождях или орошении виноградников.
Литература: Роде А. А. Основы учения о почвенной влаге. - Л., 1992-1969.
- Ч. 1-2; Почвоведение / Под ред. И. С. Кауричева. - 3-е изд., - Москва,
1982.
Наименьшая (или предельная полевая) влагоемкость показывает количество воды, удерживаемое почвой в практически неподвижном состоянии после обильного полива и просачивания избыточной воды под влиянием силы тяжести. Определение делается в природных условиях. При залегании грунтовых вод глубже 3 м определение показывает «истинную наименьшую влагоемкость», а при более близких грунтовых водах - более высокое содержание, достигающее величины «капиллярной влагоемкости». Глубину грунтовых вод следует указывать при определении.
Влагоемкость, определяемая описанным ниже методом, называется различными исследователями: общая влагоемкость (Качинский, Вадюнина), предельная полевая влагоемкость (Астапов, Розов, Долгов), наименьшая полевая влагоемкость (Березинь, Рыжов, Зимина), полевая влагоемкость (Ревут, Гречин).
Порядок определения наименьшей влагоемкости. Выбирают ровный, типичный для данного поля участок и на нем окружают земляным валиком высотой 30-40 см площадку размером 1,5х1,5 л. Землю для насыпания валиков берут вне площадки, поверхность площадки оберегают от затаптывания. Для ограждения площадки вместо земляных валиков иногда применяют деревянные или железные рамы. Поблизости от площадки закладывают и описывают почвенный разрез, в стенке которого берут образцы почвы по генетическим горизонтам для определения влажности, объемного и удельного веса почвы.
Для промачивания почвы до 1,5 м на каждый квадратный метр площадки надо приготовить 200-300 л на суглинистых или 200 л воды на супесчаных почвах. Во избежание размыва поверхности под струю воды, подаваемой на площадку, необходимо подложить кусок фанеры или слой соломы. Вода подается постепенно, так чтобы не создавать слоя воды на поверхности выше б см.
Когда вся поданная на площадку вода впитается в почву, ее покрывают для предохранения от испарения с поверхности клеенкой или пластиком и толстым слоем соломы (до 0,5 м), которую прижимают сверху землей.
Просачивание излишней воды из первого метра почвы в основном заканчивается на песчаных почвах за 1-2 суток, на суглинистых - 3-5 и глинистых - 5-10 суток. Однако и после этого срока почвенная влага продолжает медленно просачиваться вниз. Поэтому рекомендуют определение наименьшей влагоемкости в три срока - через 1,3 и 10 суток, обозначая их индексами HB1, HB3 и HB10. Для песчаных и супесчаных почв достаточно определить HB1 и HB3.
Почвенные пробы для определения влажности отбирают буром с трех-пяти мест послойно через 10 см. Для этого на площадку кладут доску и, стоя на ней и не снимая покрытия почвы, производят бурение в центральной части площадки 80х80 см. Отверстия скважин после взятия проб плотно забивают почвой.
Наименьшую (предельную полевую) влагоемкость можно определить во всех случаях обильного увлажнения почвы - ранней весной после полного оттаивания почвы и впитывания талых вод или после полива орошаемых участков. После увлажнения выбранную площадку закрывают клеенкой, соломой и через соответствующие интервалы бурят и определяют влажность почвы площадки.
Наименьшая влагоемкость зависит от механического состава - от 20% объема супесчаных до 40% от объема суглинистых и глинистых почв, и несколько уменьшается с глубиной. Наименьшая влагоемкость тяжелой почвы зависит также от сложения, приемов обработки, структурности, внесения извести.
Вычисляют наименьшую влагоемкость послойно для каждых 10 см в процентах от объема почвы, поэтому необходимо определять объемный вес почвы. Если наименьшая влагоемкость составляет 70-80% общей порозности, то это считается благоприятным для сельскохозяйственных культур, при 80-90% - посредственным, а свыше 90% - неудовлетворительным из-за недостаточного содержания воздуха.
Изучение динамики доступных питательных веществ в почве должно» сочетаться с наблюдениями за растениями, за развитием микробиологических процессов и за водными свойствами почвы, с которыми пищевой режим находится в непосредственной связи.
Чаще всего при агрохимическом исследовании в полевых условиях приходится учитывать динамику изменения запасов воды, доступной для растений. Количество доступной воды в почве определяется по разности общего запаса воды и запаса недоступной влаги, о котором судят по влажности завядания или, с меньшей точностью, по максимальной гигроскопичности. Обычные приемы агротехники (удобрение, изменение структурности) влияют на влажность завядания незначительно; более резко отражаются на этой величине приемы землевания песчаных почв или пескования глин.
По величине предельной полевой влагоемкости судят о максимальных удерживаемых почвой запасах общей и полезной влаги, что необходимо знать для определения нормы полива, воздухосодержания и т. д. Изменение сложения почвы при обработках и изменение структуры почвы могут заметно отразиться на этой величине.
Для создания оптимальных условий роста растений в вегетационных опытах влажность почвы при поливах доводят до 60-70% от величины полной влагоемкости, или 70-80% капиллярной, или 100% наименьшей влагоемкости.
Предельная полевая влагоемкость отражает свойство почвы удерживать влагу в практически неподвижном состоянии после обильного увлажнения и просачивания всей избыточной воды под влиянием силы тяжести. Определение делается в природных условиях. При глубоких грунтовых водах предельная полевая влагоемкость показывает истинную наименьшую влагоемкость, а при близких грунтовых водах значительно превышает эту величину и может достигать величины капиллярной влагоемкости. Глубину грунтовых вод следует указывать при определении.
Руководство по почвенно-мелиоративным исследованиям рекомендует следующий порядок определения:
Выбирают ровную площадку, типичную для данного поля. Для защиты от растекания поливной воды площадку размером 2 м х 2 м снаружи окружают утрамбованным земляным валиком высотой до 20-30 см. В середине площадки устанавливается квадратная деревянная или железная рама 1 л х 1 м с высотой бортов 15-18 см, и граница ее очерчивается ножом вдоль внутренней стороны. Затем рама снимается, и ножом в почве прорезается углубление такой ширины, чтобы рама плотно входила в него на глубину 6-8 см. С внешней стороны вдоль рамы почва утрамбовывается полосой в 5-6 см. Если рамы нет, то внутренняя площадка окружается утрамбованным земляным валиком. Внутренняя площадка в 1 м2 является учетной, ее окружает защитная полоса, предохраняющая от растекания в стороны воды учетной площадки.
Вблизи площадки закладывается и описывается почвенный разрез, в стенке которого берут образцы почвы по генетическим горизонтам для определения влажности, объемного и удельного веса и вычисления скважности.
На площадку и защитную полосу нужно подать такой объем воды, который полностью насытит водой слой почвы мощностью 1 м. Для вычисления объема воды используют данные об имеющемся запасе воды в слое почвы и общей скважности этого слоя; рассчитанную норму полива увеличивают в полтора раза для гарантии лучшего промачивания.
Для степной зоны скважность почв глинистых и тяжелосуглинистых колеблется в пределах 45-50%, средних и легких суглинков - 40-45, супесчаных - 35-40 и песчаных 30-35%; по этим данным можно приближенно рассчитать объем воды, необходимый для залива площадки. Например, при общей скважности слоя 45% и запасе воды в 1-метровом слое 1500 м3/га для насыщения 1-метрового слоя почвы потребуется10000 1 45/100 -1500 = 3000 м3/га, или 300 л/м2.
Заготовив достаточный объем воды, начинают подачу воды на защитную полосу и на учетную площадку, подложив под струю воды лист фанеры или 10-сантиметровый слой соломы, во избежание размыва поверхности. Вначале высоту слоя воды над поверхностью почвы доводят до 2-3 см, а когда верхний слой почвы будет насыщен, увеличивают подачу воды и доводят слой воды до 5-6 см, который поддерживают до израсходования всей расчетной нормы. После впитывания воды делянку и защитную полосу покрывают слоем соломы, травы или другим материалом, уменьшающим испарение с поверхности, и придавливают его сверху слоем земли.
Просачивание излишней воды для первого метра на песчаных почвах обычно заканчивается через 1-2 суток, на суглинистых - через 3-5 суток и на глинистых - через 5-10 суток. На другой день по истечении этих сроков буром берут почвенные пробы в 4-5 местах площадки послойно через 10 см для определения влажности почвы. Через один-два дня взятие проб и определение влажности повторяют. Если влажность верхних горизонтов за это время понизилась, а нижних повысилась, то значит, что просачивание воды продолжается; в таком случае определение влажности необходимо повторить еще раз спустя один-два дня. Если влажность изменилась менее чем на 1%, определение влажности больше не повторяют и величину ее принимают за предельную полевую влагоемкость, хотя медленное передвижение воды будет продолжаться и далее.
Величина предельной полевой влагоемкости зависит от механического состава (изменяясь от 20% для супесчаной до 40% для тяжелосуглинистой почвы) и уменьшается с глубиной. Предельная влагоемкость суглинистой почвы зависит и от сложения; приемы обработки, изменение структурности, внесение извести также влияют на эту величину.
Вычисляют предельную полевую влагоемкость в процентах от объема, послойно, для каждого горизонта. Если предельная полевая влагоемкость составляет 70-80% от общей порозности, то это считается благоприятным для сельскохозяйственных культур; при 80-90% - посредственным, а свыше 90% - неудовлетворительным.
