Почвоведение и инженерная геология

7. Плотность твердой фазы почвы вычисляют по формуле

где d – плотность твердой фазы, г/см

; А – навеска сухой почвы, г; В – масса пикнометра с водой, г; С – масса пикнометра с водой и почвой, г.

Форма записи результатов

2.5.2 Определение плотности почвы из рассыпного образца

Плотностью почвы называют массу единицы ее объема в естественном сложении. При определении плотности узнают массу почвы в определенном объеме со всеми порами. Определяя плотность твердой фазы, узнают массу твердой фазы почвы, занимающей весь объем, без пор. Таким образом, плотность сложения одной и той же почвы всегда будет меньше плотности ее твердой фазы. Плотность характеризует взаимное расположение почвенных частиц и агрегатов и выражается в граммах на 1 см

. Она зависит от гранулометрического состава, содержания органического вещества и структурного состояния почвы.

Плотность сложения минеральных почв колеблется от 0,8 до 1,8 г/см

. В верхних горизонтах черноземных почв плотность составляет 1,0–1,2, в нижних – 1,3–1,6 г/см

. У почв с небольшим содержанием гумуса плотность около 1,3–1,6 г/см

. В нижних горизонтах почв с плотным сложением она составляет 1,6–1,8 г/см

. Плотность целинных верховых болотных почв 0,04–0,08, старопахотных низинных болотных почв 0,2–0,3 г/см

.

Знание плотности почвы позволяет высчитывать запасы воды, питательных веществ в пахотном или любом другом горизонте почвы. Таким образом, определение плотности почвы имеет важное агрономическое значение.

От плотности почвы зависят водно-воздушные, тепловые и биологические свойства. С уплотнением суглинистых и глинистых почв уменьшается общая пористость и объем пор аэрации, увеличивается объем неактивных пор, в которых вода практически недоступна растениям, снижается скорость фильтрации, затрудняется распространение корней.

Чрезмерно рыхлое состояние почвы также неблагоприятно, так как почва при этом быстро иссушается, нарушается контакт семян, корней растений с почвой. Отрицательное влияние повышенной плотности на легких почвах (пески и супеси) сказывается слабее или вовсе не сказывается для ряда культур.

В лабораторных условиях плотность сложения почвы определяют из рассыпного образца с нарушенным сложением почвы. Но такой метод не дает действительного представления о плотности сложения почвы в ее естественном залегании.

Ход анализа

1. Берут цилиндр (бюкс). Взвешивают его.

Насыпают в цилиндр почву из нерастертого образца, уплотняя ее по мере наполнения (постукивают дном цилиндра о ладонь руки). Измеряют высоту насыпного слоя почвы, диаметр цилиндра и определяют объем почвы.

Взвешивают цилиндр с почвой.

2. Вычисляют плотность сложения почвы (d

) по формуле

где d

– плотность сложения почвы, г/см

, P – масса сухой почвы, г; V – объем почвы, см

.

Объем цилиндра вычисляем по формуле

где ?= 3,14; r – радиус цилиндра, см; h – высота цилиндра, см.

Форма записи результатов

Таблица 6 – Оценка плотности сложения суглинистых и глинистых почв (по Н.А. Качинскому)

2.5.3 Расчет общей пористости

Между механическими элементами и агрегатами в почве имеются промежутки – поры. В них размещаются вода, воздух, микроорганизмы, корни растений. Объем пор в почве, их размер зависят от гранулометрического состава, структуры и плотности почвы. Количество пор и соотношение их по размерам определяют важнейшие свойства почв, и прежде всего водно-воздушные.

Суммарный объем пор в почве в единице объема называется общей пористостью. Общая пористость подразделяется на капиллярную и некапиллярную (поры аэрации). Некапиллярные поры обычно заняты почвенным воздухом. Вода в них находится под действием гравитационных сил и не удерживается. В капиллярных порах размещается вода, удерживаемая менисковыми силами.

Поры, в которых находятся капиллярная вода, почвенный воздух, микроорганизмы и корни растений, называются активными. К неактивным относят поры, занимаемые связанной водой (прочносвязанная и рыхлосвязанная вода).

В агрономическом отношении важно, чтобы почвы располагали большим объемом капиллярных пор и при этом имели некапиллярную пористость не менее 20–25 % от общей пористости. Если при влажности почвы, соответствующей предельной полевой влагоемкости, в почве находится наибольшее количество капиллярноподвешенной влаги, а объем пор аэрации составляет величину меньше указанной, необходимы агротехнические или мелиоративные мероприятия по улучшению аэрации почв.

Общую пористость можно рассчитать на основании плотности твердой фазы и плотности сложения почвы по формуле

где С

– общая пористость, проц.; d – плотность твердой фазы почвы, г/см

; d

– плотность сложения почвы, г/см

.

Для оценки общей пористости (в %) суглинистых и глинистых почв Н.А. Качинский предлагает нижеследующую шкалу:

>70 Избыточно пористая. Почва вспушена.

55–65 Отличная. Культурный пахотный слой.

50–55 Удовлетворительная для пахотного слоя.

<50 Неудовлетворительная для пахотного слоя.

40–25 Чрезмерно низкая. Характерна для уплотненных иллювиальных горизонтов.

2.5.4 Расчет пористости аэрации

Пористость аэрации – это часть общей пористости почвы, заполненная воздухом. Она равна разности между объемом общей пористости и объемом воды, которая содержится в почве в момент определения пористости.