ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПОЧВЫ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ , МАКСИМАЛЬНОЙ
ГИГРОСКОПИЧЕСКОЙ ВЛАЖНОСТИ И ВЛАЖНОСТИ
УСТОЙЧИВОГО ЗАВЯДАНИЯ РАСТЕНИЙ

ГОСТ 28268 - 89

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО УПРАВЛЕНИЮ
КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И СТАНДАРТАМ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения с 01.06.9 0

до 01.06.95

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на некаменистые почвы, т. е. почвы, в которых массовая доля частиц крупнее 3 мм не превышает 0,5 %, и устанавливает методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений.

1. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ

Сущность метода заключается в определении потери влаги при высушивании почвы.

7 - при влажности почвы до 10 %;

5»» »св. 10 %.

1.1. Метод отбора проб

1.3.2. Чистые пронумерованные стаканчики ВС-1 сушат в шкафу при температуре (105±2) ° С в течение 1 ч, вынимают из шкафа, охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием и взвешивают с погрешностью не более 0,1 г.

1.4 . Проведение анализа

1.4.1. Аналитические почвенные пробы помешают в пронумерованные, высушенные и взвешенные стаканчики и закрывают их крышками.

1.4.2. Стаканчики и почву в стаканчиках взвешивают с погрешностью не более 0,1 г.

1.4.3 . Стаканчики открывают и вместе с крышками помещают в нагретый сушильный шкаф.

Почву высушивают до постоянной массы при температуре:

(105±2) ° С - все почвы, за исключением загипсованных;

(80±2) ° С - загипсованные почвы.

Время высушивания до первого взвешивания:

незагипсованных почв: песчаных - 3ч, других - 5ч;

загипсованных почв - 8ч.

Время последующего высушивания:

песчаных почв - 1 ч;

других почв, в том числе загипсованных - 2ч.

1.4.4. После каждого высушивания стаканчики с почвой закрывают крышками, охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием и взвешивают с погрешностью не более 0,1 г. Если взвешивание производят не позднее 30 мин после высушивания, можно охлаждать закрытые стаканчики на открытом воздухе без эксикатора. Высушивания и взвешивания прекращают, если разность между повторными взвешиваниями не превышает 0,2 г. Почвы с высоким содержанием органического вещества могут при повторных взвешиваниях иметь большую массу, чем при предыдущих, из-за окисления органического вещества при высушивании. В таких случаях для расчетов следует брать наименьшую массу.

1.5. Обработка результатов

1.5.1 . Массовое отношение влаги в почве ( W ) в процентах вычисляют по формуле

где m 1 - масса влажной почвы со стаканчиком и крышкой, г;

- масса высушенной почвы со стаканчиком и крышкой, г;

m - масса пустого стаканчика с крышкой, г.

За результат анализа принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений. Вычисления проводят до второго десятичного знака с последующим округлением результата до первого десятичного знака.

1.5.2. Допускаемые относительные отклонения результатов параллельных определений от их среднего арифметического при доверительной вероятности Р=0,95 составляют, % от измеряемой величины:

5 - при влажности почвы до 10 %;

3»»» св. 10 %.

2. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ГИГРОСКОПИЧЕСКОЙ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ

Сущность метода заключается в насыщении почвы парообразной влагой с последующим определением влажности почвы.

Предельное значение суммарной относительной погрешности метода при доверительной вероятности Р=0,95 составляет, % от измеряемой величины:

10 - при максимальной гигроскопической влажности до 5 %;

7»»»св. 5 %.

2.1. Метод отбора проб

2.1.1 . Отбор проб - по .

2.1.2. Из пробы, поступившей на анализ, пинцетом удаляют крупные растительные остатки (стебли, дернина, крупные корни и т. д.). Почву высушивают на открытом воздухе до воздушно-сухого состояния, измельчают вручную в ступке по пестиком с резиновым наконечником. Минеральную почву допускается измельчать на специальных мельницах.

2.1.3 . Измельченную почву просеивают через сито по ГОСТ 214: минеральную через сито с отверстиями диаметром 1 мм, торфяную - 2 мм.

2.1.4 . Из измельченной и просеянной почвы методом квартования отбирают две аналитические пробы массой 5 - 15 г каждая.

2.2 . Аппаратура, материалы и реактивы

Шкаф сушильный с регулятором температуры от 80 до 105 °С с погрешностью регулирования до 2 °С.

Стаканчики стеклянные для взвешивания с крышками типа СН по ГОСТ 25336.

Калька или пергаментная бумага, полиэтиленовая пленка.

Вазелин технический.

Калий сернокислый по ГОСТ 4145, ч. д. а.

Вода дистиллированная по .

Кальций хлористый технический.

2.3. Подготовка к анализу

2.3.1. Подготовка эксикатора с насыщенным раствором сернокислого калия

В эксикатор заливают дистиллированную воду, подогретую до (40±5) °С, слоем, равным 1/2 высоты от дна эксикатора до фарфоровой вставки. Насыпают и растворяют при перемешивании сернокислый калий, пока на дне эксикатора не появятся нерастворяющиеся кристаллы сернокислого калия.

2.3.2. Подготовка стеклянных стаканчиков с крышками

Чистые пронумерованные стаканчики сушат в шкафу, охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием и взвешивают с погрешностью до 0,001 г.

2.4. Проведение анализа

2.4.1. Аналитические пробы, отобранные по пп. - , помещают в предварительно пронумерованные, высушенные и взвешенные стаканчики, подбирая диаметр стаканчиков таким образом, чтобы слой почвы в них не превышал 4 мм.

2.4.2 . Стаканчики с почвой без крышек помещают в эксикатор с насыщенным раствором сернокислого калия для насыщения почвы парами воды. Крышку эксикатора закрывают герметично, добиваясь зеркального блеска поверхности шлифов, как указано в . Для предотвращения конденсации паров воды при резких колебаниях температуры в помещении эксикатор помещают в теплоинерционную защиту (одеяло, пенопластовая оболочка и др.). Допускается насыщение почвы в вакуумных эксикаторах или в вакуумных шкафах.

2.4.3. Первое взвешивание стаканчиков с почвой производят через 15 суток после начала насыщения. Для этого открывают эксикатор, закрывают стаканчики с почвой крышками и взвешивают их с погрешностью не более 0,001 г. Затем крышки снимают и стаканчики с почвой снова помещают в эксикатор с раствором сернокислого калия для дополнительного Насыщения, выполняя требования

2.4.4. Повторные взвешивания производят через каждые 5 дней. Насыщение почвы влагой считают законченным, если разность масс при повторных взвешиваниях составляет не более 0,005 г.

2.4.5. После окончания насыщения определяют влажность почвы по , но при этом взвешивание производят с погрешностью не более 0,001 г.

2.5. Обработка результатов

2.5.1. Максимальную гигроскопическую влажность в процентах вычисляют по

За результат анализа принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений. Вычисление проводят до третьего десятичного знака с последующим округление до результата до второго десятичного знака,

2.5.2. Допускаемые относительные отклонения результатов параллельных определений от их среднего арифметического при доверительной вероятности Р=0,95 составляют, % от измеряемой величины:

7 - при максимальной гигроскопической влажности почвы до 5 %

5»»»» св. 5 %.

3. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ УСТОЙЧИВОГО ЗАВЯДАНИЯ РАСТЕНИЯ

Сущность метода заключается в выращивании растений методом вегетационных миниатюр, снижении запасов влаги в почве до устойчивой потери листьями растений тургора и определении влажности почвы.

Предельное значение суммарной относительной погрешности метода при доверительной вероятности Р=0,95 составляет, % от измеряемой величины:

10 - при влажности устойчивого завядания до 10 %;

7»»»св. 10 %.

3.1. Метод отбора проб

3.1.1. Отбор проб - по . Подготовка пробы - по

3.1.2 . Почву измельчают вручную в ступке по пестиком с резиновым наконечником и просеивают через сито по ГОСТ 214 с отверстиями диаметром 3 мм.

3.1.3 . В просеянной почве определяют влажность в процентах по пп. -

3.1.4 . Методом квартования отбирают две пробы почвы. Массу пробы влажной почвы (m вп ) в граммах вычисляют по формуле

m вп = 1,65 W - 165,

где W - влажность почвы, %.

3.2 . Аппаратура, материалы и реактивы

Стаканы стеклянные вместимостью 200 см 3 , типа В, исполнения 1 или 2 по ГОСТ 25336.

Установка дневного света, обеспечивающая освещенность площадки 5000 лк.

Психрометр аспирационный.

Кювета с крупнозернистым песком.

Цилиндры мерные вместимостью 100 и 250 см 3 но .

Эксикатор исполнения 2 по ГОСТ 25336 со вставкой исполнения 1 по .

Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г по .

Калька или полиэтиленовая пленка.

Аммоний фосфорнокислый однозамещенный по ГОСТ 3771, ч. д. а.

Аммоний азотнокислый по ГОСТ 22867, ч. д. а.

Калий азотнокислый по ГОСТ 4217, ч. д. а.

Вода дистиллированная по .

3.3. Подготовка к анализу

3.3.1. Готовят раствор питательной смеси из расчета 50 см 3 на один стакан. Приготовление питательной смеси осуществляется растворением в 5 дм 3 воды следующих солей:

аммония фосфорнокислого однозамещенного - 2,03 г;

аммония азотнокислого - 3,88 г;

калия азотнокислого - 2,68 г.

3.3.2. Из кальки вырезают кружки по размеру стакана для предохранения от испарения с поверхности почвы.

3.3.3 . Отбирают для посева семена ячменя, овса или хлопчатника с всхожестью не менее 95 % (семена 1-го класса по ГОСТ 10469, ГОСТ 10470, ГОСТ 5895). В районах хлопкосеяния для выращивания используют семена хлопчатника, во всех остальных - ячменя или овса.

3.3.4 . Для проращивания семян берут кювету, заполненную обильно увлажненным песком. Увлажнение песка производят до такой степени, чтобы при наклоне кюветы на поверхности выступала вода. Семена укладывают равномерно, накрывая листом бумаги, и ставят в помещение с температурой (20±2) ° С. Допускаются способы проращивания семян, установленные ГОСТ 12038. Ход прорастания семян контролируют ежедневно.

3.4. Проведение анализа

3.4.1. Почву, отобранную для анализа по , засыпают в стеклянные стаканы вместимостью 200 см 3 . Легким постукиванием дна стакана о поверхность стола или шпателя о стенки стакана добиваются уплотнения почвы до объема 150 см 3 . Если при засыпании ее в стакан ниже черты, анализ проводят без уплотнения.

3.4.2. Выращивание растений производят при увлажнении, близком к оптимальному, что соответствует следующим значениям влажности почв и:

песок, супесь - 10-15 %;

легкий, средний суглинок- 15-25 %;

тяжелый суглинок, глина - 25-35 %.

Механический состав почвы определяют по данным лабораторного анализа; допускается визуальное определение по методике, приведенной в .

Массу воды (m В ) в граммах, необходимую для достижения этого уровня увлажнения, вычисляют по формуле

где W опт - оптимальная влажность почвы, соответствующая указанным интервалам и механическому составу почвы, %;

W - влажность почвы, определенная по , %. Полив почвы до заданного уровня осуществляют сначала питательной смесью по 50 см 3 на стакан, а затем чистой водой и контролируют по массе стакана с почвой. Взвешивание производят с погрешностью до 0,1 г.

3.4.3. Наклюнувшиеся семена с проросшим корешком длиной не более половины зерна выбирают пинцетом и высаживают в увлажненную почву по 5 шт. на один стакан. Семена высаживают в предварительно сделанные пинцетом лунки на глубину около 0,5 см, закрывая почвой. После посадки семян стаканы закрывают листом плотной бумаги для предотвращения быстрого высыхания поверхности почвы.

3.4.4. При появлении всходов бумагу снимают и помещают растения в стаканах под установку искусственного освещения с интенсивностью освещения (5000±500) лк. В центре установки на уровне травостоя помещают аспирационный психрометр. Растения выращивают при комнатной температуре и продолжительности освещения 16 ч в сутки.

3.4.5. Ежедневно производят контрольные взвешивания стаканов с погрешностью до 0,1 г. Когда влагозапасы в почве снизятся до нижнего предела оптимального увлажнения, соответствующего (75±5) % от оптимальной влажности, производят полив водой до оптимальной влажности, контролируя его взвешиванием с погрешностью до 0,1 г.

3.4.6. После появления первого (у хлопчатника первого настоящего) листа два растения из пяти удаляют, оставляя три наиболее развитых.

3.4.7. Ежедневно утром и в полуденные часы производят наблюдения за состоянием растений. Когда третий лист ячменя или овса разовьется до уровня второго, а у хлопчатника наступит фаза развертывания третьего настоящего листа, в заготовленных по размеру стакана кружках из кальки прорезают отверстия, в которые вставляют растения, а кружки из кальки укладывают на поверхность почвы так, чтобы края кальки не касались ростков. После этого на кружки насыпают песок ровным слоем толщиной не менее 2 см.

3.4.8. После засыпания кружков песком прекращают контрольные взвешивания и полив. Как только во время наблюдения будут замечены растения, у которых на всех листьях снижен тургор, их переставляют в эксикатор, где влажность воздуха близка к насыщению. Эксикатор помещают на ночь в теплоинерционную защиту из вспомогательных средств (одеяло, пенопластовая оболочка и др.) для предотвращения резких колебаний температуры и конденсации паров воды внутри эксикатора. Если к утру растение восстановило тургор хотя бы на одном листе, стакан возвращают под установку искусственного освещения. Если к утру тургор не восстановился ни на одном листе, то почва в этом стакане достигла влажности устойчивого завядания и стакан в тот же день разбирают.

3.4.9. Растения срезают. Удаляют песок, кальку и верхние 2 см почвы. Оставшуюся почву освобождают от корней и определяют влажность почвы по , которая является влажностью устойчивого завядания растений.

3.5. Обработка результатов

3.5.1. Влажность устойчивого завядания растений ( W B 3 ) в процентах вычисляют по формуле .

За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов четырех параллельных определений. Результат вычисляют в процентах до второго десятичного знака с последующим округлением до первого десятичного знака.

3.5.2. Допускаемые относительные отклонения результатов параллельных определений от их среднего арифметического при доверительной вероятности Р=0,95 составляют, % от измеряемой величины:

7 - при влажности устойчивого завядания до 10 %;

5 »» » » св . 10 %.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

ПОДГОТОВКА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ

1. Установка и регулировка весов

Весы лабораторные общего назначения 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 100 г по устанавливают по уровню, затем устанавливают начало шкалы, соответствующее 0,0 г. Правильность установки носов и их регулирования проверяют гирями 2-го класса точности. Начало шкалы, середина шкалы, соответствующая 50,0 г, и конец шкалы, соответствующий 100,0 г, должны совпадать с указанными делениями шкалы с погрешностью не более 0,1 г. При несовпадении, превышающем 0,1 г, регулировочными винтами добиваются необходимого совпадения. Весы позволяют работать в интервалах 0-100, 100-200, 200-300, 300-400 и 400-500 г. Указанные требования должны выполниться в каждом из этих интервалов.

2. Установка и регулировка сушильного шкафа

Вода в почве имеет огромное и разностороннее значение. С наличием воды в почве, ее количеством и качеством связаны условия произрастания растений, деятельность микроорганизмов, процессы почвообразования и выветривания.

Значение влажности почвы необходимо для определения общих и доступных для растений запасов почвенной влаги, влагоемкости почв, рациональных поливных норм, а также содержания воздуха в почве и т. д.

Пробы почвы для определения влажности отбираются из скважины при помощи бура по генетическим горизонтам или послойно через каждые 10 см на глубину, в зависимости от целей исследования. Пробы берутся в 3--5-кратной повторности.

В более мощных слоях почвы пробы можно брать и по 20-сантиметровым слоям. Отбирать и анализировать почвенные образцы при определении водно-физических свойств почвы в соответствии с генетическими горизонтами необходимо потому, что все свойства почвы, в том числе и водно-физические, существенно, а иногда и резко изменяются при переходе от одного горизонта к другому.

Образец записи определения влажности почвы

Глубина или горизонт	Повторность		Вес пустого бюкса	Вес бюкса с влажной почвой	Вес бюкса с сухой почвой	Вес сухой почвы А	Вес воды В	Влажность, %	Средняя влажность, %
0--10 Гор. А

Бур погружают в почву до соответствующей метки, обозначающей данную глубину. После этого делают один оборот бура вокруг оси, чтобы оторвать столбик почвы, заключенный в полости бура, от нижележащего слоя. Затем бур осторожно вынимают. Образец почвы выбирается ножом из нижней части бура в предварительно взвешенный сухой алюминиевый стаканчик -- бюкс. Насыпают почву примерно на 1/3 от объема. Бюкс немедленно закрывается крышкой и убирается в тень во избежание потери влаги до взвешивания. В лаборатории бюксы с влажной почвой взвешивают с точностью до 0,01 г, сушат в сушильном шкафу при температуре 105°С в течение 6--8 часов, затем вынимают из шкафа, немедленно закрывают крышками, охлаждают и снова взвешивают. В полевом дневнике записывают время, место и номер скважины или повторность, вариант, почвенную разность, глубину взятия, номера бюксов и общее число взятых проб.

Расчет влажности ведется по формуле

а = В/А 100 (с точностью до 0,1 %).

Страница 2 из 6

Тема 2. Методы определения влажности почвы

Задание. Знать методы определения влажности почвы, уметь пользоваться оборудованием и приборами при определении влажности.

Вода участвует во всех почвенных процессах, она является незаменимым фактором жизни растения. Рост и развитие растения находится в тесной связи с влажностью почвы. Влажность почвы характеризуется содержанием влаги в ней, ее выражают в процентах к массе сухой почвы, в процентах к обьему почвы, в процентах к полевой влагоемкости. В зависимости от целей и задач влажность почвы определяют по отдельным частям пахотного слоя, на глубину расположения корневой системы, на глубину одного – двух, а иногда трех метров. Для определения влажности почвы применяются следующие методы:

2.1. Термостатно-весовой метод определения влажности почвы. Пробы почвы для определения влажности берут в полевых условиях специальным почвенным буром, погружая его с помощью специальных меток на штанге на заданную глубину. Повторность отбора почвенных проб 4 - 6-кратная.

Образцы почвы массой 20 - 90 г, извлеченные с помощью бура, помещают в бюксы с плотно закрывающимися крышками. Бюксы доставляют в лабораторию и взвешивают на технических или электротехнических весах ВЛТК-500.

Перед взвешиванием бюкс и его крышку тщательно протирают, чтобы очистить от прилипшей почвы, пыли и др. Крышку надевают на дно бюкса, взвешивают, показания весов заносят в заранее подготовленную таблицу.

После этого бюксы помещают в сушильный шкаф, сначала на верхнюю полочку, затем на среднюю и в последнюю очередь на нижнюю. Если в момент такой загрузки сушильного шкафа один из бюксов опрокинется, то его почва не попадет в другие бюксы и не вызовет ошибки в определении влажности.

Почву, богатую органическим веществом, сушат при температуре 105°С до постоянной массы в течение 7 - 8 ч.

И. С. Грабовский предложил видоизмененный весовой метод определения влажности, заключающийся в том, что образцы сушат при температуре 140 - 1500С. Процесс высушивания при этом продолжается 2 - 2,5 ч, что ускоряет проведение анализа. Погрешность определения в сторону завышения показателя составляет всего 0,1 - 0,6 %.

Метод ускоренной сушки при температуре 140 - 150°С, учитывая значительную экономию времени и электрической энергии можно применять для определения влажности малогумусных песчаных, супесчаных и суглинистых почв.

Теплые бюксы с почвой переносят в эксикаторы, на дне которых имеется хлористый кальций. После охлаждения в эксикаторе взвешивают.

Влажность почвы определяют по формуле 1:

Где: В - влажность почвы в % от массы ее в сухом состоянии;

А - масса испарившейся воды, г;

Р - масса сухой почвой, г.

Все данные при определении влажности почвы весовым методом заносятся в таблицу 8, в которой дан пример полного расчета для одного слоя почвы.

Таблица 8

Суммируя показатели влажности почвы, соответствующего слоя всех повторений и разделив сумму на количество определений, находят среднюю влажность данного слоя. Подобным образом поступают и при расчетах средней влажности исследуемого слоя почвы. Полученный результат затем используют при определении запасов влаги в почве или при установлении поливной нормы.

Лабораторно-практические занятия проводят по звеньям, в каждое из которых входят 3-4 человека. С целью развития у студентов умения анализировать экспериментальные данные, образцы почвы при определении влажности следует отбирать на двух-трех различных по увлажнению агрофонах.

2.2. Метод ускоренной сушки. Спиртовой метод определения влажности почвы. Образцы почвы при этом методе высушивают путем спиртового обжига. Метод основан на способности спирта поглощать воду из почвы, а при сгорании испарять ее.

Техника определения влажности почвы, предложенная П. В. Ивановым (1953 г) заключается в следующем. В стандартные алюминиевые бюксы, предварительно взвешенные, помещают ровным слоем 10-15 г исследуемой почвы и взвешивают. Затем в бюксы наливают 4-5 мл спирта, стараясь при этом равномерно смочить почву, и поджигают его. Эту операцию повторяют 2-4 раза, используя 2-3 мл спирта.

После каждого обжига бюксы встряхивают, чтобы более равномерно и быстро высушить почвенный образец. Не следует перемешивать образец спичкой или деревянной палочкой, так как часть почвы остается на этих предметах и точность определения снижается. Из-за недостатка кислорода в бюксе сгорания органического вещества почти не происходит. После последнего обжига спиртом бюксы охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Влажность почвы при спиртовом методе определения вычисляют так же, как и при весовом. Спиртовой метод определения влажности достаточно точен для слабогумусированных почв. Расхождение по сравнению с высушиванием в сушильном шкафу для песчаных и супесчаных почв не превышает ±0,2%. В почвах, богатых органическим веществом, ошибка значительно больше и составляет 1,1-1,2 %.

Спиртовой метод определения влажности почвы может осуществляться и другим способом. Навеску почвы обрабатывают спиртом, крепость которого должна быть не менее 80%. Концентрацию спирта измеряют специальным ареометром до и после, смешивания с почвой (С0-С1). Содержание воды в навеске (А) , вычисляют по формуле:

	В (С0 – С1)

Где в - масса взятого спирта, г.

Дальнейший расчет производят так же, как и при весовом методе.

Спиртовой метод определения влажности отличается быстротой и не требует сложного оборудования. Для анализа можно использовать этиловый, метиловый, пропиловый и древесный спирты, соблюдая при этом правила техники безопасности.

Спиртовой метод положен в основу изготовления оригинального влагомера карманного типа, с огневой сушкой. Огневой влагомер позволяет сократить время искусственной сушки образцов почвы до 8-10 мин.

Основная ячейка влагомера состоит из металлической пластинки-основания, пластинки для размещения на ней таблетки сухого спирта и полукруглой подставки для почвенного стаканчика. В приборе имеются четыре ячейки для сушки одновременно четырех проб. Кроме того, в комплект прибора входят десять бюксов, весы, складной почвенный бур для взятия почвенных образцов до глубины 60 см и нож для выемки проб из бура.

2.3. Косвенный метод при помощи электровлагомера «Днестр – 1». С помощью прибора «Днестр-1», сконструированного Л. Н. Бабушкиным (1965), определяют влажность почвы в процентах наименьшей влагоемкости без извлечения почвенных образцов.

Принцип действия прибора «Днестр-1» основан на зависимости электродвижущей силы поляризации металлических электродов, возникающей при прохождении постоянного тока, от влажности почвы, с которой они соприкасаются.

Электрощуп «Днестр-1» предназначен для определения влажности почвы с целью диагностики сроков полива на орошаемых участках при температуре почвы от +1 до +50°С. Рабочий диапазон прибора от 25 до 110 % наименьшей влагоемкости.

«Днестр-1» можно применять на удобренных или слабозасоленных почвах (хлоридное засоление до 0,2 %, сульфатное до 0,5 %). Погрешность показаний не более ±5 % наименьшей влагоемкости; время определения - 1 мин.

Конструктивно прибор выполнен в виде двух отдельных частей: измерительного щупа с соединительным шнуром, и источника питания с блоком указателем.

Измерительный щуп состоит из двух металлических электродов, припаянных к плоским токоведущим пружинам, наконечника, и защитного кожуха.

Перед использованием прибора необходимо проверить установку стрелки микроамперметра на нулевую отметку шкалы. Для этого первый тумблер ставят в положение «выкл.», а второй - в положение - «отсчет», вращая с помощью отвертки шлиц корректора микроамперметра, устанавливают стрелку прибора на отметку «0».

Для определения влажности почвы электрощуп соединяют с прибором кабельной вилкой, вдавливают его в почву на требуемую глубину и открывают, для чего, придерживая рукоятку, поднимают скобу с кожухом вверх до упора (рис.1).

Влажности на поправочный коэффициент, который определяют по графику 1. После снятия отсчета опускает кожух щупа, извлекают его из почвы и очищают контакты и стержень. Правила пользования прибором и градуировочная таблица перевода показаний микроамперметра в % НВ при рабочем токе 60 мкА помещены на панели прибора (Приложение 1).

1. График поправочных коэффициентов с учетом температуры почвы.

При работе на сухих почвах (с влажностью ниже 61% НВ) используют рабочий ток 32 или 16 мкА, а при влажности почвы выше 92 % НВ - 100 мкА.

Для пересчета данных в проценты к массе сухой почвы необходимо знать ее наименьшую влагоемкость. Например, наименьшая влагоемкость темно-каштановой, среднесуглинистой почвы равна 20 % от ее массы в сухом состоянии. При определении влажности прибором «Днестр - 1» получили величину, равную 76 % НВ. В данном примере влажность почвы в процентах к ее абсолютно сухой массе находят следующим образом: х =76 20/100= 15,2%.

Данные измерений записываются в таблицу 9.

Таблица 9

Определение влажности почвы

2.4. Определение влажности почвы при помощи тензиометра АМ -20-11 .

Принцип работы прибора. Действие тензиометра основано на способности сосущей силы почвы вызывать понижение давления (разрежение) в замкнутом сосуде, объем воды в котором соединен с почвой через пористый наконечник. Величина разрежения или сосущая сила почвы изменяет положение центра мембраны, представляющей собой чувствительный элемент прибора и одновременно являющийся участком поверхности замкнутого сосуда, содержащего определенный объем воды. Почва, в силу присущих ей свойств, через пористый наконечник начинает всасывать из герметически закрытого объема воду, вследствие чего мембрана тензиометра прогибается внутрь. В прогнувшейся мембране возникают силы упругости, действующие в направлении, противоположном сосущей силы почвы. Когда указанные силы сравняются по своей величине, наступает равновесие, и процесс высасывания воды из тензиометра прекращается. Если сосущая сила почвы уменьшится, то произойдет обратный процесс: под действием преобладающих упругих сил мембраны тензиометр начнет всасывать воду из почвы, и центр мембраны начнет возвращаться к начальному положению. Когда сила упругости мембраны сравняется с сосущей силой почвы, процесс всасывания из почвы прекращается. Таким образом, увеличение и уменьшение сосущей силы почвы полностью характеризуется положением центра мембраны. Величина прогиба центра мембраны измеряется индикатором. После окончания измерения индикатор снимается наблюдателем. Одним съемным индикатором можно обслужить группу тензиометров. Несовпадение показаний тензиометров при установке разных индикаторов может быть в пределах ±0,25 малого деления шкалы индикатора.

Устройство прибора . Тензиометр (рис. 2) Состоит из следующих узлов и деталей: герметичный объем, состоящий из трубки 7, длина которой соответствует

Рис 2. Устройство тензиометра.

Горизонту заглубления тензиометра; чашки 8, размещенной в верхнем конце трубки и снабженной гофрированной мембраной 11; сверху наконечник трубки закрывается герметичной самоцентрирующейся пробкой 10 с резиновой прокладкой 9; сбоку, против гофрированной мембраны, расположены кронштейн 15 со втулкой 14 и гнездом 13, снабженным пружинным фиксатором 12, для установки и фиксирования переносного индикатора; нижняя часть трубки герметично соединена со специальным наконечником 1. Наконечник представляет сабой полупроницаемую перегородку с максимальным диаметром пор 0,9-1,9 мкм. Герметичность соединения наконечника с трубкой обеспечивается уплотнителем, состоящим из пробки 3, гайки 5. шайбы 4 и конуса 2; - нижняя часть трубки 7, которая при установке прибора оказывается в почве, защищена трубкой 6 со специальным зажимом 16. Переносной съемный индикатор 3 (рис; 3) выполнен на базе стандартного инструментального индикатора часового типа. Он оборудован втулкой 4 с фланцем - лыской и остроугольной кольцевой проточкой, куда упирается зуб пружинного фиксатора в тензиометре. На фланце у втулки закреплена возвратная фасонная пружина 1, которая удерживает индикатор от перемещения вдоль оси гнезда. Во фланец завинчивается винт 2, который фиксирует обод шкалы индикатора, 3 – индикатор, с которого считываются показания.

Рис 3. Устройство съемного индикатора

Подготовка прибора к работе. При получении тензиометра следует ознакомиться с его описанием и проверить наличие комплекта. Во избежание замасливания наконечника тензиометра до момента установки прибора в почву, также как и запасные наконечники, должен быть защищен полиэтиленовым чехлам. Незащищенный наконечник трогать руками и вводить в соприкосновение с другими предметами ВОСПРЕЩАЕТСЯ

Влажность почвы это процентный показатель количества воды, содержащейся в почве.

Нелегкая жизнь кротов, или для чего почве нужна вода?

Кто-то может подумать, что в почве должна содержаться вода, чтобы кроты не погибли от жажды. Каким бы неожиданным и странным не показалось такое мнение, но и в нем есть доля истины: влага действительна важна для многих подземных обитателей. Но это не самая важная задача воды, есть и другие.

Что же это за основные задачи?

• обеспечение водой растений.
• уровень влажности почвы влияет на содержание воздуха, ее засоленность и содержание токсичных веществ.
• поддержка почвенной структуры, пластичности и плотности.
• воздействие на температурный режим и теплоемкость.
• предотвращение выветривания почвы.
• определяет готовность земли к сельскохозяйственным и агротехническим мероприятиям.

На вкус и цвет…

Вода и почва просто созданы друг для друга. Также как воздух и огонь. На что еще влияет влажность почвы? Количество воды, содержащейся в почве, оказывает влияние на цвет. Чем более влажная почва, тем она кажется темнее. Это может ввести в некоторое заблуждение, ведь по цвету почвы определяют на глаз уровень ее плодородности. Чем больше в почве содержится перегноя, тем она темнее.

Отсюда, кстати, произошел термин «чернозем» — богатая в органическом отношении почва, «черная земля».

Итак, влажность почвы — это важный параметр агротехнический параметр в почвоведении, геологии, экологии, садоводстве, оказывающий серьезное влияние на полноценное функционирование такой экологической системы как биогеоценоз.

…аршином общим не измерить?

Если в природе существует какой-то параметр, возникает желание непременно его измерить — из любопытства, научных или практических соображений.

Каким же образом проводится определение влажности почвы? Разумеется, способов существует несколько, и время от времени появляются новые.

Кто-то сидит изобретает вечный двигатель и разрабатывает искусственный интеллект, а кто-то ломает голову над вопросом — как бы еще исхитриться и нестандартно измерить уровень влажности почвы?

Можно с уверенностью сказать, что на сегодня существую следующие методы определения влажности почвы:

1. Термостатно-весовой.
2. Радиоактивный — замер излучение радиоактивных элементов, размещенных в почве.
3. Электрический — измерение почвенного сопротивления, проводимости, индуктивности и емкости.
4. Тензометрический — основан на разнице напряжения воды между границами фаз.
5. Оптический — базируется на отражаемости световых потоков.
6. Экспресс-методы (в первую очередь, органолептический).

Наиболее простыми и популярными являются первый и последний методы — термостатно-весовой и органолептический. Первый из них более точен, а второй занимает минимум времени и не требует специального оборудования.

Золотые руки — органолептический метод

Для проведения экспертизы этим способом достаточно просто взять в руку горсть земли и оценить ее качества. В терминах уровни градации выглядят так:

1. Сухая земля — рука не ощущает прохлады, сжатие почвы не приводит к образованию комка, грунт рассыпается.

1. Свежая земля — чувствуется прохлада, при сжатии образуется достаточно устойчивый почвенный комок.

1. Влажная земля — явное ощущение прохлады в руке, сжатие образует плотный комок, но при попытке его раскатать он разрушается.

1. Сырая земля — после контакта с почвой рука остается мокрой, грунт пластичный — можно лепить и раскатывать.

1. Мокрая земля — вода стекает по рукам, почва очень липкая, блестящая.

Духовка для выпечки почвы — термостатно-весовой метод

Метод очень точный, и при этом не особо сложный. Но здесь потребуется некоторое оборудование: весы, термостат, бур и несколько бюксов. С помощью бура берутся несколько проб земли на разной глубине и с разных участков. Затем земля взвешивается, распределяется по бюксам — термостойким стаканчикам (их вес заранее известен).

После этого пробы грунта высушиваются в термостате, пока полностью не утратят влагу. Остается лишь взвесить их и вычислить разницу между начальной и конечной массой — это и будет вес содержавшейся в почве воды.

Для начала рассмотрим строение почвы. Во-первых, она состоит из твердых частиц и пор. К первым относятся песок, глина, гумус - все, что не является жидкостью или газом. А пустоты, которые находятся между этими твердыми частицами, называются порами. Эти поры заполняются газами (воздухом) или водой. В среднем, оптимальное отношение: 50% твердая фаза к 50% пор. Очень важен и размер этих пор. Самые маленькие поры формируют вместе «туннели» для воды - капилляры. Это очень важная часть почвы, так как по капиллярам может подниматься вода из более глубоких горизонтов. Считается, что корневая зона может увлажняться грунтовыми водами, если они находятся на глубине не более 3 м. Тогда влага из этих горизонтов и поднимается вверх по капиллярам. Кроме того, при пересыхании почвы, за счет поверхностных сил, вода может удерживаться в этих сосудах, не позволяя грунту высохнуть слишком быстро.

Влажность почвы - это процентное соотношение всей почвенной влаги к сухому грунту. То есть, влажность почвы 20% означает, что на 100 г полностью сухой почвы приходится 20 г влаги (или в 120 г почвы на вашем поле 20 г влаги). Очень важно запомнить, что для вычислений берется именно сухая почва, а не влажная. Например, молоко, жирностью 4% означает, что 4 г жира находится на 100 г цельного молока, а не обезжиренного (которого, соответственно, 96 г). Тогда как влажность почвы 4% - это 4 г влаги и 100 г сухой почвы (или 104 г почвы с влажностью 4%).

Влагоемкость почвы - это максимальное количество влаги, которое почва может в себе удержать.

Различают несколько влагоемкостей:

ПВ (полная влагоемкость) - максимальное количество воды, которое может вместиться во всех порах почвы. По сути, это полностью залитое поле. В этом случае количество воздуха в пустотах равняется нулю, такая ситуация на поле крайне нежелательна.

Но самый важный показатель - это наименьшая влагоемкость (НВ) , зная значения которой, удобнее всего определять необходимость полива. Это то количество влаги, которое почва способна «активно» удерживать с помощью различных сил (адсорбция, химические связи, гидроколлоиды, капилляры и т.п.). Если проще, то наименьшая влагоемкость достигается тогда, когда после полного насыщения почвы водой стекает лишняя влага, которая почвой активно не удерживается (вода с крупных пор).

Поэтому оптимальную влажность почвы и удобнее выражать в процентах НВ. Этот показатель показывает не только содержание влаги на вашем участке, но и ее форму. Свободная гравитационная влага недоступна растениям, а только вредит им. Слишком высокая НВ (85% и больше) пригодна для развития растений, но повышает риск развития корневых заболеваний.

Как правило, 100% НВ достигается при влажности почвы от 20% (легкие почвы) до 40% (суглинистые почвы). Другими словами, если у вас супесчаная почва, то оптимальные для большинства культур 75% НВ достигается при влажности почвы 15%, если же тяжелая - вплоть до 30%.

Влагоемкость - достаточно стабильный показатель. Если в почве не происходит кардинальных перемен (как, например, с тепличным субстратом, где создается интенсивный агрофон, вносятся удобрения, торф, мелиоранты), то этот параметр достаточно измерять раз в несколько лет. Он нужен для того, чтобы правильно использовать результаты измерения влажности почвы.

Например, если НВ 30%, а влажность почвы 21 %, то эту влажность почвы можно выразить как 70% нормальной влагоемкости.

Это можно выразить как: чтобы заполнить ящик плодами на 60%, сначала нам нужно узнать емкость этого ящика (узнать НВ грунта). Следующий шаг - нам нужно взвесить плоды, которые уже находятся в ящике (влажность почвы). При этом в одном и том же виде ящиков количество плодов может быть разное (достаточно один раз узнать НВ своей почвы, влажность меняется постоянно). И вот, если мы знаем, что в ящике емкостью 10 кг находится 3,5 кг плодов, то он заполнен на 35%, значит, нам нужно доложить 2,5 кг плодов. Подобьем первые итоги. Чтобы научиться поливать растения правильно, необходимо:

• Определить способ, которым будет измеряться влажность почвы (однократно);
• Измерить плотность, затем НВ своей почвы (однократно);
• Измерять влажность своей почвы (регулярно);
• Перевести влажность почвы в % от НВ.
• Следить, чтобы влажность почвы не выходила за определенные рамки. Например, не была ниже 60% НВ и выше 80% НВ. То есть, начинать полив нужно при 60% НВ.

Как измерять влагоемкость грунта?

Наименьшая влагоемкость почвы наблюдается, когда после обильного увлажнения (или затопления) вся лишняя влага уходит в глубокие горизонты. Поэтому в полевых условиях этот параметр можно измерять при залегании грунтовых вод глубже 3 м, иначе они будут постоянно насыщать грунт новыми порциями влаги.

Ранней весной, когда почва наполнена талыми водами, выбирают типичный участок поля (1,5x1,5 м), который накрывают пленкой и соломой, чтобы предотвратить испарение влаги. На орошаемых землях анализ можно проводить после обильного полива. Существует и третий вариант - создание небольшого участка затопления. Для этого выбранный участок окружается земляными валами (земля берется вдалеке от площадки, чтобы не нарушать рельеф поля), деревянными или железными рамами. Для промачивания почвы нужно использовать 200 л воды на квадратный метр, если почвы легкие, до 300 - на суглинистых. В том месте, куда будет наливаться вода, нужно положить фанерку, чтобы не размывать грунт струей. Воду нужно вливать порционно, чтобы ее слой был высотой не более 5 см. Следующую порцию подают после того, как предыдущая впитается.

Во всех трех случаях землю накрывают клеенкой и соломой. Через сутки, трое суток, а на суглинистых почвах и через 10 суток отбирают образцы почвы через каждые 10 см (0-10, 10-20, 20-30...) и измеряют влажность образцов. Полученные данные называют НВ1, НВЗ и НВ10 соответственно. На супесчаных грунтах самый оптимальный параметр - НВЗ, на тяжелых - НВ10. НВ1 актуален там, где избытки влаги стекут уже в течение суток (содержание песка близкое к 100%, большое количество крупнозернистой фракции).

Показателем наименьшей влагоемкости будет влажность образца. То есть, если на 100 г высушенного в термостате грунта в образце придется 27 г воды, значит, 100% НВ соответствует 27% влажности почвы.

Измерение влажности почвы

Самым точным методом, который используют и лаборатории, считается термостатно-весовой. Он очень прост и использует всего три вида оборудования: весы, термостат и бур, который может заменяться лопаткой. Термостатом может послужить практически любая печь, духовка или котел, и градусник. Минус этого метода очевиден - узнать влажность почвы можно только через 2-3 дня с момента отбора пробы, поэтому определить таким образом необходимость полива будет крайне сложно. Но другие методы измеряют не влажность почвы, а другие ее свойства, которые зависят от влажности. Так, например, электропроводимость почвы зависит от концентрации почвенного раствора (например, анализ с помощью прибора TDS-метра). С одной стороны, она выше, если меньше влажность, с другой же - любое внесение удобрений сильно повлияет на результат исследования.

Определившись, каким образом вы планируете регулярно измерять влажность почвы, для определения НВ советуется использовать как термостатно-весовой метод, так и выбранный вами прибор. Таким образом, вы проведете своего рода калибровку.

Рассмотрим пример. Если плотность Вашей почвы будет составлять 1,1 г на кубический сантиметр, согласно термостатно-весовому методу НВ почвы будет 30% ее влажности, а согласно оперативному методу - 25%, то ошибка измерения составит 165 т воды на га. Поэтому, определяя влажность почвы выбранным прибором, за 100% НВ нужно будет принимать влажность почвы в 25%.

Измерение влажности с помощью электрических приборов чаще всего исследует другие свойства почвы: сопротивления, электропроводимости, индуктивности и т.п.

Самое широкое распространение получили приборы, которые измеряют диэлектричиеские свойства почвы. Чаще всего профессиональный прибор весит несколько сот грамм, оборудованный специальным щупом. После «укола» почвы щупом, экран прибора показывает ее влажность в процентах (спустя 3-5 секунд).

Существуют и упрощенные версии такого оборудования для частного сектора, он может измерять влажность почвы (с точностью до 10%), ее кислотную среду, более дорогие модели - температуру почвы. Приборы восточных стран даже не всегда показывает цифры, некоторые модели ограничиваются шкалами, вроде почва «очень сухая» и т.п. Делать большие ставки на такую электронику не стоит - у нее даже не всегда есть возможность калибровки. Существуют в продаже и мини-модули, которые могут быть частью системы для бюджетной системы автоматизации (например, Ardunino).

Тензиометры

Метод измерения влажности тензиометром основан на изменении давления внутри трубки прибора. Прибор состоит из вакуумной керамической трубки и вакуумного манометра (прибор для измерения давления).

Перед использованием тензиометр заряжается - погружается в воду до полного насыщения керамической трубки. После он размещается в поле (заглубляется в грунт). Советуется использовать два тензиометра, для разной глубины (например, для 20 и 40 см). Чем более сухой становится почва, тем сильнее она "вытягивает" воду с вакуумной трубки прибора, в результате чего давление в ней падает. Второй элемент тензиометра - вакуумный манометр измеряет это падение. Эти данные уже с помощью специальных таблиц переводят в фактическую влажность почвы.

Так как прибор фиксирует падение давления, то стрелка отклоняется в минусовую сторону (ниже нуля). Чем дальше она отходит от нулевой отметки, тем ниже влажность почвы. Без таблиц использовать данные прибора нельзя, так как при полной влагоемкости стрелка может показывать от - 10 сантибар (примечание : сантибар - 0,01 бар) на тяжелых почвах до - 40 сантибар на легких. Нужно учитывать и влияние других факторов, в том числе, температуры почвы.

Так сколько же поливать?

Последнее, что нам нужно сделать - рассчитать норму полива. Для этого можно использовать приборы, которые есть в наличии (поливать до тех пор, пока прибор не зафиксирует нужную нам влажность почвы) или рассчитывать норму математическим методом.

Тут все немного сложнее. Первое, что нам нужно узнать - удельный вес сухой почвы (масса 1 см3 почвы в граммах или 1 м3 в тоннах), его также называют плотностью. Но для этого не подойдут наши образцы - их объем будет нарушен при сушке. Проще всего узнать удельный вес из таблиц, так как этот параметр не слишком переменчив и больше всего зависит от гранулометрического состава почвы. Конечно, рыхление снижает ее удельный вес, но на норму полива это не повлияет.

Если мы знаем, что в наш ящик нужно доложить плодов на 25% его вместимости, то мы умножаем эту вместимость на 0,25 (10 кг % 0,25 = 2,5 кг). Аналогично и с почвой. Если Вам нужно увеличить влажность почвы на 10%, то Вам нужно умножить ее массу на 0,1.

Чтобы узнать массу почвы на Вашем участке, нужно ее площадь в квадратных метрах умножить на 0,3 (корневая зона - это 30 см или 0,3 м) и умножить на удельный вес.

Для гектара это будет 10 000 м2 х 0,3 м = 3000м3.

Если 1 м3 грунта весит 1,1 т, то нам нужно увлажнить: 3 000 м3 х 1,1 т/м3 = 3,3 тыс. т почвы. Тогда норма полива (10% от этой цифры) составит 330 м3.

Ну и самый простой способ определения влажности почвы - ее нужно сжать в руке. Если сквозь пальцы не начала проникать вода, но, разжав ладонь, почва остается в комке - это удовлетворительная влажность. Скоро придется поливать. Сколько нужно полить? Этот метод не ответит на такие вопросы.

Чтобы измерять влажность почвы термостатно-весовым методом, нужно проделать следующие операции:

• Подготовить жаропрочную посуду для образцов. В лабораторных условиях для этого используют алюминиевые бюксы с притертыми крышками. И бюкс и крышка имеют свой номер, который записывается, чтобы сохранить точность анализа. Посуда должна быть чистой, предварительно взвешенной с максимальной точностью (бюкс с крышкой вместе) - масса 1. Здесь придется или использовать точные весы (согласно методике, весы должны взвешивать до 0,01 г, но подойдут и с точностью до 0,1 г). Если нет возможности воспользоваться такими весами, на анализ отбирают больше грунта, но тогда и сушить его придется дольше.
• Отобрать пробу грунта с помощью бура или лопатки. Поместить их в приготовленную посуду на половину объема (до 2/3).
• Взвесить посуду, крышку и грунт вместе - масса 2.
• Поставить их на сушку при температуре 100-105°С, пока вес бюкса не перестанет меняться. Так узнаем массу 3.
• Перед последним взвешиванием закрыть посуду крышкой и дать ей остыть в плотно закрытом шкафчике.
• Сушка позволяет узнать, сколько воды было в образце почвы (масса 2 минус масса 3) и вес сухого грунта (масса 3 минус масса 1). Массу воды делят на массу сухого грунта и умножают на 100% - так узнают влажность почвы в момент отбора пробы.