Министерство образования и науки российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Саратовский государственный технический университет

ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ

Методические указания

к выполнению практических работ

по дисциплине «Науки о Земле»

для студентов специальности 280201.65 «Охрана окружающей среды

и рациональное использование природных ресурсов»

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

технического университета

Саратов 2009

1.ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ

Цель работы:ознакомиться с формами воды в почве и способами ее определения, понятиями водных свойств почвы: влагоемкостью, водопроницаемостью, водоподъемной способностью.

Вода является одним из факторов почвообразования, играя важнейшую роль в процессах гипергенеза. В результате растворения и передвижения с водой органических и минеральных соединений формируется почвенный профиль. Вода является необходимым условием развития растений и почвенных микроорганизмов. Передвижение влаги в почве обеспечивает как ее плодородие, так и деградационные процессы (например, водная эрозия).

Под действием сорбционных, осмотических, менисковых и гравитационных сил вода передвигается по профилю почвы и в материнской породе.

1. 1.Формы воды в почве

Влага в почве находится в связанной и свободной форме (рис. 1).

Рис. 1. Различные формы воды в почве:

1 – частица почвы; 2 – капиллярно-подвешенная влага; 3 – прочносвязанная влага;

4 – почвенный воздух; 5 – рыхлосвязанная влага; 6 – капиллярно-подпертая влага;

7 – уровень грунтовой воды; 8 – свободная влага.

1.Связанная влага представленахимическиифизическисвязанной, к ней же относитсялед.

Химически связанная влага входит в состав молекул химических веществ.

Физическисвязанная влага за счет адсорбционных сил образует полимолекулярные пленки вокруг почвенных частиц и подразделяется на гигроскопическую (прочносвязанную) и пленочную (рыхлосвязанную).

Величина прочносвязанной влаги, т.е. максимальная гигровлага (МГ) является константой для каждого типа почвы.

Суммарное количество гигроскопической и пленочной влаги называется максимальной адсорбционной (молекулярной) влагоемкостью (ММВ) и тоже является константой.

2. Свободная влагаподразделяется накапиллярнуюигравитационную. К ней же относитсяпарообразная влага, занимающая поровое пространство почвы, свободное от капельно-жидкой воды.

Капиллярная влага удерживается в почве под действием капиллярных сил и перемещается по всем направлениям. Различают капиллярно-подпертую влагу (капиллярная кайма), которая формируется над зеркалом грунтовых вод и капиллярно-подвешенную – формируется в почвенном профиле после увлажнения и стекания гравитационной влаги при глубоких грунтовых водах. Максимальное количество капиллярно-подвешенной влаги называется наименьшей влагоемкостью (НВ) и является константой.

Капиллярная влага является основным источником воды для растений.

Гравитационная влага передвигается под действием силы тяжести сверху вниз; над водоупором она заполняет все поровое пространство, формируя горизонт грунтовых вод. Величина ее называется полной влагоемкостью (ПВ).

Гравитационная вода передвигается в почве под действием силы тяжести. Она легко усваивается растениями в момент ее прохождения через корнеобитаемый слой почвы, но слишком быстротечна.

Грунтоваявода находится в водоносных горизонтах почвы и подстилающих грунтах. В случае слабой минерализации (меньше 1 г/л) она может служить источником питания растений.

К основным водным свойствам почвы относятся влажность, влагоемкость, водопроницаемость, водоподъемная способность.

Влажность– общее содержание воды в почве в любой момент, выраженное в % к массе или единице объема абсолютно-сухой почвы.

Влажность почвы, отражая содержание ее в данное время, может колебаться от избыточной влаги до минимальной – гигроскопической.

Задание 1. Определить гигроскопическую влагу в почве.

Порядок проведения работы

Гигроскопической влагой (ГВ) называют адсорбированную поверхностью почвенных частиц парообразную влагу. Она удерживается почвой с огромной силой и может быть удалена только при нагревании до 100– 105 ºС в течение 5–6 ч, в глинистых почвах – до 8 ч.

При различных исследованиях почвы результаты анализов принято рассчитывать на абсолютно сухую почву, т.е. с учетом находящейся в ней гигровлаги.

Определяют гигровлагу в воздушно-сухой почве, предварительно растертой и просеянной через сито с отверстиями диаметром 1 мм (т.е. в мелкоземе).

Взвесить пустой сушильный стаканчик с точностью до 0,01 г.

Во взвешенный стаканчик насыпать около 15 г почвы и взвесить на тех же весах.

Почву в стаканчике с открытой крышкой просушить в термостате при t 100–105 ºС в течение 5–6 ч.

Стаканчик с закрытой крышкой охладить в эксикаторе и взвесить.

Содержание гигроскопической влаги рассчитать по формуле:

,

где ГВ – гигровлага, % от массы абсолютно сухой почвы;

Р_В– масса воды в почве, г;

Р_П– масса абсолютно-сухой почвы, г.

Результаты определения гигровлаги оформить в виде таблицы.

Различные почвы содержат неодинаковое количество гигроскопической влаги: песчаные – 0,5–1,5%; суглинистые – 2,5–3,5; глинистые – 6–8; торфяные – 18–22 %. Чем больше содержание гумуса в почве, тем больше ее гигроскопичность.

Наибольшее количество воды, которое может почва поглотить из атмосферы, насыщенной парами воды, называется максимальной гигроскопической влажностью или максимальной гигроскопичностью(МГ). Величина МГ зависит от механического состава почвы, количества коллоидов, содержания в ней гумуса и является постоянной (константой) для каждой почвы.

Максимальная гигроскопичность составляет «мертвый запас» влаги в почве для растений.

Для определения МГ используют эксикатор с раствором сернокислого калия, что обеспечивает почти 100 %-ю относительную влажность воздуха. Насыщение почвы парами воды достигается через 3–4 дня. Максимальная гигроскопичность примерно в два раза больше содержания гигровлаги в воздушно-сухой почве. Поэтому в практике допускается определять МГ путем умножения показателя ГВ на коэффициент 2.

По величине максимальной гигроскопичности почвы вычисляется влажность устойчивого завядания растений (ВЗ).

При ВЗ вода недоступна для растений. Величина влажности завядания (ВЗ) для большинства почв равняется МГ, умноженной на коэффициент 1,5.

Влажность завядания растений или «мертвый запас» воды является важной константной характеристикой почвы, которая используется для расчета запаса продуктивной влаги в почве. В суглинистых почвах величина ВЗ составляет 10–12%.