Физические и водно-физические свойства почвы

Физические свойства оказывают большое влияние на развитие почвообразовательного процесса, плодородие почвы и развитие растений.

Почва - сложная полидисперсная биосистема, состоящая из четырёх фаз: твёрдой, жидкой, газообразной и живой. Твёрдая фаза представлена минеральными и органическими веществами (скелет почвы); жидкая - водой с растворёнными в ней соединениями и химическими элементами (почвенный раствор); газообразная - почвенным воздухом; живая фаза - живыми микроорганизмами, обитающими в почве. Большая часть почвы (50% и более) занята твёрдой фазой, а остальная - живыми микроорганизмами, водой и воздухом.

К физическим свойствам почвы относятся плотность твёрдой фазы (удельная масса), плотность (объёмная масса) и по- розность почвы, к водно-физическим - влажность почвы: гигроскопическая, максимальная гигроскопическая и полевая.

Лабораторная работа 1 Определение плотности твёрдой фазы почвы

Если взять кусочек сухой почвы и спрессовать его так, чтобы не осталось пор, то отношение массы взятой почвы к полученному объёму и будет плотностью твёрдой фазы почвы (ПТФ). Она зависит от химического, минералогического состава и определяется средней плотностью веществ, входящих в данную почву, их относительным содержанием, а также содержанием органического вещества. Измеряется в граммах на один сантиметр кубический (г/см³).

Знание плотности твёрдой фазы почвы даёт представление о составе входящих в почву минералов и указывает на соотношение минеральной и органической частей в ней.

В среднем ПТФ верхнего горизонта большинства пахотных почв равна 2,5 г/см³ и изменяется в зависимости от содержания гумуса, состава и количества минералов, входящих в состав почвы. Чем больше гумуса содержит почва, тем меньше величина ПТФ и наоборот. Например, чернозёмы, тёмно-серые почвы, богатые гумусом (8-10%), имеют небольшую ПТФ (2,3-2,5 г/см³). У дерново-подзолистых почв, образовавшихся на алюмосиликатных породах, имеющих низкое содержание гумуса (2,5%), ПТФ составляет 2,6-2,7 г/см³. Некоторые скелетные почвы (краснозёмы) имеют ПТФ 3,0 г/см³. Низкая ПТФ у торфяников - 1,4-1,8 г/см³ и ниже.

Значение плотности твёрдой фазы почвы. Показатели плотности твёрдой фазы почвы (ПТФ) необходимы для вычисления порозности почвы, указывают на соотношение в ней минеральной и органической частей.

Принцип метода. Плотность твёрдой фазы почвы (ПТФ) определяют пикнометрическим способом. Для её вычисления необходимо знать объём и массу твёрдой фазы почвы. Объём твёрдой фазы почвы находят путем вытеснения воды из пикнометра навеской почвы.

Ход анализа

• 1. В пикнометр объёмом 100 мл (мерную колбу) налить до метки прокипяченную, охлаждённую до 4 °С дистиллированную воду; снаружи пикнометр обсушить фильтровальной бумагой и взвесить на аналитических весах.
• 2. На аналитических весах на кальке взвесить 10 г воздушно-сухой почвы.
• 3. Воду из пикнометра перелить в стеклянный стаканчик объёмом 100 мл.
• 4. В пустой пикнометр вставить пластмассовую воронку и через неё перенести почву с кальки в пикнометр. Оставшиеся на воронке и прилипшие к горловине пикнометра частички почвы осторожно смыть водой из стеклянного стаканчика в пикнометр, доведя его объём водой примерно до половины.
• 5. Почву с водой в пикнометре аккуратно взболтать и поставить кипятить на электрическую плитку для удаления из почвы воздуха. Кипятить в течение 15 мин с момента закипания, строго соблюдая равномерность кипения, избегая выбросов воды с почвой из пикнометра.
• 6. После кипячения пикнометр с содержимым охладить до комнатной температуры, прилить сюда оставшуюся в стеклянном стаканчике воду, доведя объём содержимого в пикнометре до метки.
• 7. Пикнометр с содержимым обтереть снаружи фильтровальной бумагой и взвесить на аналитических весах. Необходимо следить, чтобы температура пикнометра с водой и почвой и первоначальная температура пикнометра с водой была одинаковой. Результаты записать в табл. 1.

Таблица 1

Определение плотности твёрдой фазы почвы

Плотность твёрдой фазы почвы (г/см³) вычисляют по формуле

где Д— плотность твёрдой фазы почвы, г/см³;

В - навеска почвы, г;

А - масса пикнометра с водой, г;

С - масса пикнометра с водой и почвой, г.