ВЛАЖНОСТЬ ПОЧВЫ. УЧИМСЯ ИЗМЕРЯТЬ ВЛАЖНОСТЬ ПОЧВЫ

ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ

В статье о засолении почвы мы писали о водных режимах. Их легко понять, но они никак не помогут рассчитать норму поли-ва. Для этого придется познако-миться с понятиями «влажность» и «влагоемкость» почвы.

Но 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% порам. Очень важен и размер этих пор. Самые маленькие поры фор мируют вместе «туннели» для воды - капилляры. Это очень важная часть почвы, так как по капиллярам может подниматься вода из более глубоких горизон тов. 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 сосу дах, не позволяя грунту высохнуть слишком быстро. Влажность почвы - это про-центное соотно-шение всей поч-венной влаги к су-хому грунту. То есть, влажность почвы 20% означает, что на 100 г пол-ностью 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 обезжирен-ного (которого, соответственно, 96 г). Тогда как влажность почвы 4% - это 4 г влаги и 100 г сухой почвы (или 104 г почвы с влаж-ностью 4%).

Влагоемкость почвы - это максимальное количество вла-ги, которое почва может в себе удержать. Различают несколь-ко 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 показа-тель - это наименьшая влагоем-кость (НВ), зная значения кото-рой, удобнее всего определять необходимость полива. Это то количество влаги, которое почва способна «активно» удерживать с помощью различных сил (адсо-рбция, химические связи, гидро-коллоиды, капилляры и т.п.). Если проще, то наименьшая влагоем-кость достигается тогда, когда по-сле полного насыщения почвы во-дой стекает лишняя влага, которая почвой активно не удерживается (вода с крупных пор).

Поэтому оптимальную влаж-ность почвы и удобнее выражать в процентах НВ. Этот показатель показывает не только содержание влаги на Вашем участке, но и ее форму. Свободная гравитацион-ная влага недоступна растениям, а только вредит им. Слишком высокая НВ (85% и больше) при-годна для развития растений, но повышает риск развития корневых заболеваний.

Как правило, 100% НВ достига-ется при влажности почвы от 20% (легкие почвы) до 40% (суглини-стые 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 ста-бильный показатель. Если в почве не происходит кардинальных пе-ремен (как, например, с теплич-ным субстратом, где создается интенсивный агрофон, вносятся органические удобрения, торф, мелиоранты), то этот параметр до-статочно измерять раз в несколько лет. Он нужен для того, чтобы пра-вильно использовать результаты измерения влажности почвы.

Например, если НВ 30%, а влаж-ность почвы 21 %, то эту влажность почвы можно выразить как 70% нор-мальной 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 взве-сить плоды, которые уже находятся в ящике (влажность почвы). При этом в одном и том же виде ящи-ков количество плодов может быть разное (достаточно один раз уз-нать 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. Что-бы научиться поливать расте-ния правильно, необходимо:

Определить способ, кото-рым будет измеряться влаж-ность почвы (однократно);

Измерить плотность, затем НВ своей почвы (однократно);

Измерять влажность своей почвы (регулярно);

Перевести влажность по-чвы в % от НВ.

Следить, чтобы влажность почвы не выходила за опре-деленные 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 зато-пления) 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 на-полнена талыми водами, выбирают типичный участок поля (1,5x1,5 м), который накрывают пленкой и со-ломой, чтобы предотвратить испа-рение влаги. На орошаемых землях анализ можно проводить после обильного полива. Существует и третий вариант - создание неболь-шого участка затопления. Для это-го выбранный участок окружается земляными валами (земля берется вдалеке от площадки, чтобы не нарушать рельеф поля), деревян-ными или железными рамами. Для промачивания почвы нужно использовать 200 л воды на ква-дратный 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 суг-линистых почвах и через 10 суток отбирают образцы почвы через каждые 10 см (0-10, 10-20, 20-30...)и измеряют влажность образ-цов. Полученные данные называют НВ1, НВЗ и НВ10 соответственно. На супесчаных грунтах самый оп-тимальный параметр - НВЗ, на тяжелых - НВ10. НВ1 актуален там, где избытки влаги стекут уже в течение суток (содержание песка близкое к 100%, большое количе-ство крупнозернистой фракции).

Показателем наименьшей влагоемкости будет влажность образ-ца. То есть, если на 100 г высушен-ного в термостате грунта в образце придется 27 г воды, значит, 100% НВ соответствует 27% влажности почвы.

ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ

Самым точным методом, кото-рый используют и лаборатории, считается термостатно-весовой. Он очень прост и использует все-го три вида оборудования: весы, термостат и бур, который может заменяться лопаткой. Термоста-том может послужить практически любая печь, духовка или котел, и градусник. Минус этого метода очевиден - узнать влажность по-чвы можно только через 2-3 дня с момента отбора пробы, поэтому определить таким образом необ-ходимость полива будет крайне сложно. Но другие методы изме-ряют не влажность почвы, а другие ее свойства, которые зависят от влажности. Так, например, элек-тропроводимость почвы зависит от концентрации почвенного рас-твора (например, анализ с помо-щью прибора TDS-метра). С одной стороны, она выше, если меньше влажность, с другой же - любое внесение удобрений сильно по-влияет 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 плот-ность Вашей почвы будет состав-лять 1,1 г на кубический сантиметр, согласно термостатно-весовому методу НВ почвы будет 30% ее влажности, а согласно оператив-ному 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 электриче ских приборов чаще всего исследует другие свойства почвы: сопротивле-ния, электропроводимости, индук-тивности и т.п.

Самое широкое распростране-ние получили приборы, которые измеряют диэлектричиеские свой-ства почвы. Чаще всего професси-ональный прибор весит несколько сот грамм, оборудованный специ-альным щупом. После «укола» по-чвы щупом, экран прибора пока-зывает ее влажность в процентах (спустя 3-5 секунд).

Существуют и упрощенные вер-сии такого оборудования для част-ного сектора. Прибор, стоимостью в 200-800 гривен может измерять влажность почвы (с точностью до 10%), ее кислотную среду, более дорогие модели - температуру почвы. Стограммовое водства восточных стран даже не всегда показывает цифры, некоторые модели ограничиваются шка-лами, 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 ми-ни-модули, которые могут быть частью си-стемы для бюджетной си-стемы автоматизации (например, Ardunino).

ТЕНЗИОМЕТРЫ

Метод измерения влажности тензиометром основан на изме-нении давления внутри трубки прибора. Прибор состоит из ва-куумной керамической трубки и вакуумного манометра (прибор для измерения давления).

Перед использованием тензи-ометр заряжается - погружает-ся в воду до полного насыщения керамической трубки. После он размещается в поле (заглубляется в грунт). Советуется использовать два тензиометра, для разной глу-бины (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 тензиоме-тра - вакуумный манометр изме-ряет это падение. Эти данные уже с помощью специальных таблиц переводят в фактическую влаж-ность 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 влаго емкости 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 сде-лать - 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 см 3 почвы в граммах или 1 м 3 в тоннах), его также называют плотностью. Но для этого не подойдут наши образцы - их объ-ем 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 по-чвы. 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 по-чвы на 10%, то Вам нужно умножить ее массу на 0,1.

Чтобы узнать массу почвы на Ва-шем 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 м 2 х 0,3 м = 3000м 3 .

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

Ну и самый простой способ опре-деления 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, предва-рительно взвешенной с максималь-ной точностью (бюкс с крышкой вме-сте) - масса 1. Здесь придется или использовать точные весы (согласно методике, весы должны взвешивать до 0,01 г, но подойдут и с точно-стью 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 помо-щью 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 тем-пературе 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, сколь-ко 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 умно-жают на 100% - так узнают влажность почвы в момент отбора пробы.

Материал подготовили:

Президент Ассоциации садоводов России (АППЯПМ), доктор сельскохозяйственных наук

Д.с.-х. н, профессор, ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И.Вавилова»

Данилова Т.А.
Специалист Ассоциации АСП-РУС, студентка МичГАУ

С использованием материалов доктора Кшиштофа Кламковски,
профессора Вальдемара Тредера
Институт Садоводства в Скерневицах

Методы измерения влажности почвы

Фото 1. Полив интенсивного сада с помощью капельного орошения

Плодовые растения характеризуются относительно высоким содержанием воды, что делает в наших климатических условиях обязательным проведение орошения садов. В настоящее время доминируют насаждения, привитые на карликовых и полукарликовых подвоях, характеризующихся слабо развитой корневой системой, благодаря которой они поглощают воду из меньшего объема почвы. Для оптимизации орошения садов и получения высоких урожаев с минимальным расходом воды, следует использовать надежные критерии для определения режима орошения.

Целесообразен мониторинг содержание воды в почве и регулирование её поступление в растения только по необходимости. Следует контролировать уровень влажности почвы во избежание затопления растений. Чрезмерное орошение, приводит к перерасходу воды, способствует вымыванию минеральных веществ из почвы и ограничивает дыхание корней, что, в свою очередь, может привести к задержке роста растений.

Фото 4. Система передачи и контроля капельным поливом

Свойства воды в почве

Водные свойства почвы могут быть охарактеризованы путем определения количества воды, содержащейся в ней и измерения силы с которой вода связана (потенциал воды). Значения потенциала указывают на доступность содержащейся в почве воды растениям. Когда потенциал воды в почве уменьшается, вода становится менее доступна. Существует ряд методов измерения значений содержания (или потенциала) воды в почве. Ниже приводится краткий обзор самых важных и наиболее часто используемых в садоводческой практике методов измерения влажности почвы.

Фото 5. Капельный полив интенсивного сада яблони

Измерение водного потенциала

Фото 6. Тензиометр

Метод тензиометра

Тензиометр включает керамический фильтр, пластиковую трубу, вакуумный манометр (вакуумметр). После того как он заполняется водой его помещают в почву для определения давления. Вода движется в керамическом элементе, что приводит к изменению давления в трубе и изменениям показания счетчика. После гидратации (или дождя) в почве вода не поступает в трубку, пока не произойдет смещение потенциалов между почвой и тензиометром. Тензиометры — коммерчески доступные трубки различной длины для измерения водного потенциала в почве на различных глубинах. Тензиометры часто масштабируются в диапазоне от 0 до (-)100 centybarów (или в других единицах давления). На практике, их показания меньше и составляют от 0 (полностью насыщенной почвенной воды) до (-) 60 — 70 сантибаров (1 сантибар соответствует 1 кПа или 10 мбар).

Установка состоит из полости с отверстием, близким к диаметру тензиометра (например, с использованием металлической трубки). Суспензия с почвой и водой выливается в отверстие трубки, которая ставится в тензиометр.

Тензиометры используются в основном для принятия решения о начале и окончании полива. Их лучше устанавливать на разных глубинах (например, 20 см и 40 см). По показаниям тензиометра, можно определить время начала орошения (на основе показаний тензиометра расположенного ближе к поверхности) и время окончания полива (по данным тензиометра размещенного глубже).

Фото 7. Универсальный контролер влажности с пятью датчиками на разных глубинах

Показания в диапазоне 10-30 centybarów соответствуют полевой влагоемкости, при которой влажность почвы является оптимальной (для легких почв — 30 -40 centybarów). Понижение водного потенциала (заметим, что в измерительных приборах знак минус часто упускается из виду, вследствие чего наблюдаются более высокие значения в вакуомметре) показывает состояние почвы, в меньшей степени нуждающейся в поливе. Не забудьте удалить тензиометр до наступления зимы. В последние годы разработан метод, который позволяет подключать электронные тензиометры, с помощью которых проводятся автоматические учеты и записи данных.

Фото 8. График влажности по различным глубинам при капельном поливе с помощью электронных тензиометров

Измерение электрического сопротивления

При этом методе используются датчики (в виде блоков, цилиндров), изготовленные из пористого материала (гипс), в которых размещены два электрода, подключенные к счетчику. Электрическое сопротивление материала зависит от содержания в нем воды, а это, в свою очередь, определяет содержание влаги в почве.

Фото 9. Электрические датчики влажности

В почве делают отверстия до необходимой глубины и размещают в них датчики. Существенным является тесный контакт между чувствительным элементом и почвой (это относится ко всем влагомерам).
Новые типы датчиков (датчики gramilar матрицы) используют материал в виде гранул, который окружает специальную мембрану и перфорированные крышки, изготовленные из стали или ПВХ. Это обеспечивает более длительный срок службы датчиков, более быстрый отклик и более точные измерения. Датчики такого типа могут быть использованы в системах автоматического контроля оросительных систем.

Измерения с помощью диэлектрических зондов TDR и EDR (емкостное)

Фото 10. Датчик TDR-100

Определение содержания влаги в почве при использовании данного метода происходит путем измерения диэлектрической среды, которая зависит от влажности почвы. Изменения содержания воды в почве вызывает изменения её диэлектрической постоянной, что позволяет определить соотношение между этими параметрами.

С развитием технологий, этот метод становится все более популярным. Датчики этого типа (в частности, «смещение») находят все более широкое использование для мониторинга влажности почвы в поле и чистой влаги в субстратах у культур в защищенном грунте. Они просты в использовании и показываемые ими данные характеризуются высокой степенью точности. Для повышения точности прибора, его необходимо откалибровать к конкретному типу почвы. В соответствии с требованиями покупателя, производитель должен предоставить полный набор калибровочных для различных почв и субстратов. В саду выкапывают ямки и размещают датчики на стену ямки на нужной глубине. Влажность почвы определяется портативным измерителем. В последние годы такие датчики нашли широкое применение в системах автоматического контроля полива.

Преимущества этого типа датчика — это возможность передавать измерения без проводов (по радио или на большие расстояния через сети мобильной связи).

Почвы помещают в специальную трубку из ПВХ (диаметром в несколько см). Измерение основано на движение зонда вдоль трубки (вставляется и извлекается). С помощью зонда подключаемого к счетчику, можно прочитать содержание воды в выбранном почвенном профиле (например, 0 — 10 см). Недостатком такого метода является трудоемкость. Чтобы дать правильную оценку состоянию почвы будет недостаточно одной трубки. Чем больше точек измерения, тем достовернее будет информация о содержании воды в почве на выбранном участке.

На рынке имеются также устройства, в которых зонды постоянно размещаются в трубе на выбранной глубине. Данные снимаются автоматически и передаются исследователю. Стоимость таких устройств намного больше.

Фото 11. Интенсивный сад с капельным орошением

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

Урожайность культур напрямую зависит от своевременного и оптимального увлажнения почвы. Контроль влажности почвы – важный момент в определении необходимости полива.

Методы контроля влажности почвы

1. Весовой метод с сушкой пробы грунта в термостате при 105 градусах до постоянного значения массы на протяжении 8 часов. Разница веса образца грунта до и после сушки определяет содержание влаги.

2. Ускоренный весовой метод сушки с использование спиртового обжига почвы. Проба грунта смачивается спиртом и обжигается при дефиците кислорода в специальных бюксах. Органика почвы при сгорании спирта практически не выгорает (расхождения до 1,5%). О содержании влаги судят по разнице масс пробы до и после обжига.

3. Тензиометрический метод определения влажности почвы основан на особенности грунта всасывать из окружающей среды влагу до полного насыщения.

Прибор тензиометр представляет собой замкнутый сосуд с определенным объемом воды, соединенным с емкостью, где располагается проба почвы. Одна из стенок прибора выполнена в виде мембраны, способной отклонятся под действием разряжения всасывающей силы грунта. Степень отклонения мембраны от нулевой отметки является индикатором влажности образца почвы. Метод лабораторный для точной оценки влажности проб.

4. Метод определения влажности в зависимости от степени отражения электромагнитной волны влажной поверхностью. Молекулы воды способны поглощать часть высокочастотной энергии электромагнитной волны. Степень ее отражения изменяется в зависимости от степени влажности материала и измеряется датчиком, а процессор высчитывает показатель в зависимости от вида измеряемого материала.

Влагомер почвы МГ – 44 работает по такому методу и предназначен для профессиональной работы в гидрологии. Кроме почвы может измерять влажность различных сыпучих продуктов (зерна, щебня, песка), а также пастообразных продуктов (масла, маргарина) и других материалов. Прибор прост в работе, надежен, имеет жидкокристаллический дисплей. Точность измерения до 1% в диапазоне влажности 0 – 100%.

5. Электровлагомерный метод основан на измерении изменения электродвижущей силы постоянного тока при прохождении участка грунта между двумя металлическими электродами.

При разной влажности грунта электродвижущая сила тока будет разной. Метод косвенный, погрешность допуска измерения до 5%. На степень точности измерения влажности влияет наличие солей в грунте.

Приборы на базе этого метода разработаны для измерений влажности в полевых условиях для более точного определения сроков полива орошаемых участков при температуре почвы 1 – 50 градусов. Время измерения – 1 минута.

Бытовые измерители влажности почвы

На основе электровлагомерного метода измерения влажности почвы в настоящее время производятся бытовые измерители для огородников и садоводов-любителей.

Самый простой индикатор влажности почвы имеет щуп для заглубления и измерительный блок с элементом питания. На градуированной шкале механический индикатор (стрелка) покажет какая влажность почвы на определенной глубине в выбранном месте.

Более сложный прибор конструктивно может быть выполнен в виде многофункционального устройства (4 в одном). На базе одной конструкции установлены модули определения влажности почвы, ее температуры, кислотности и степени освещенности.

Удобны модели с жидкокристаллическим дисплеем и микропроцессором, способным осуществлять измерение и расчет показателей в зависимости от введенных параметров. Примером таких устройств могут служить анализаторы почвы РН300 или KC-300.

Прибор KC-300 весит всего 75 г, имеет жидкокристаллический дисплей с подсветкой и щуп (зонд) длинной 20 см. Питание от одной батарейки 9В, 5 уровней измерения влажности почвы, 9 уровней освещенности, 12 уровней кислотности.

Народные методы определения влажности почвы

Для определения влажности почвы без приборов в теплице или участке с большим содержанием органики можно взять горсть земли с глубины 10 – 20 см и сжать ее в руке.

Если после раскрытия ладони на коме остаются очертания пальцев, то можно предположить, что влажность такого грунта около 70%. При рассыпании земляного кома почва будет иметь влажность менее 60%, а выступающая влага на коме будет говорить о влажности почвы выше 80%.

На участках открытого грунта ком при влажности менее 60% формироваться не будет и лишь на тяжелых суглинках он может сохранять очертания.

Если шар можно сформировать, но он при легком надавливании разваливается на части, то влажность такой почвы находится в пределах 70 – 75%.

Более плотный шар, смачивающий или местами увлажняющий фильтровальную бумагу при касании, свидетельствует о наличии влаги в такой почве на уровне 80 – 85%.

Скатывание горсти земли в плотный вязкий ком на суглинистой почве свидетельствует о влажности выше 90%, а на супесчаных грунтах ком такой влажности будет еще и сочиться влагой.

Еще несколько простых приемов для определения общей готовности почвы к весенней обработке.

Готовая к обработке почва после вспашки в солнечную погоду просыхает (светлеет) на двух третях гребня после обработки участка плугом без боронования.

Заостренная палка после протягивания по вспаханному участку практически не пачкается о грунт, а почва крошится от ее воздействия.

Взятая с глубины 5 – 10 см горсть земли сжимается в ладонях для формирования кома и бросается с высоты 1 м на землю.
Если ком рассыпается частично, то можно начинать посадки.
Если рассыпается практически полностью, то почва уже начинает пересыхать.
Если ком остается целым со следами деформации – стоит подождать с севом.