1. МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНОГО ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ почвы

Особенности почвы в значительной мере определяются ее физическими свойствами. Поэтому изучение физических свойств имеет важное значение для производственной оценки почвы

1.1. СИТОВОЙ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Под гранулометрическим составом почв подразумевают относительное содержание частиц различной величины. Это содержание выражают в весовых процентах высушенной при 105°С почвы. Гранулометрический состав оказывает влияние на ряд важных свойств почвы (пористость и водопроницаемость, усадку и набухание, высоту капиллярного поднятия, величину поглотительной способности, водный, воздушный и тепловой режим почвы). i {.

Ситовой анализ является методом гранулометрического анализа почв и грунтов с резким преобладанием частиц величиной крупнее 0,01 мм. Разделение материала на гранулометрические фракции осуществляется очень быстро при помощи стандартного набора сит с последующим взвешиванием выделенных фракций. Выпускаемые в настоящее время промышленностью стандартные наборы сит состоят из семи сит, величины отверстий которых 10, 7, 5, 3,0,5 и 0,25 мм, поддонника и крышки.

Порядок работы

Материал исследуемой почвы осторожно растирают в фарфоровой ступке вначале пестиком, а затем резиновой пробкой, чтобы разрушить агрегаты.

Из исследуемой почвы отбирают среднюю пробу методом квартования. Для этого тщательно перемешанный образец высыпают на лист бумаги и распределяют тонким слоем в виде более или менее ровного круга. Затем линейкой круг делят на четыре равные части (квадранты). Первый и третий квадранты удаляют, а оставшийся материал вновь таким же образом квартуют. После дву-, трехкратного квартования от средней пробы на технических весах берется навеска в 100 г.

Проверив правильность расположения сит в наборе, навеску высыпают на верхнее сито, набор закрывают крышкой и в течение 20 мин. встряхивают.. Для этого на левую руку ставят поддонник, правой рукой прижимают крышку и делают быстрые круговые движения с периодическим постукиванием правой рукой по крышке. При этом набор сит должен быть расположен не в горизонтальной плоскости, а с наклоном то в одну, то в другую сторону, так как просеивание может быть неполным из-за задержки частиц у краев сита.

Заготавливают 8 пакетиков, которые взвешивают на весах. На каждом пакетике, на ободке записывают размер фракции и его вес.

Из каждого сита (начиная с сита с отверстиями в 10 мм) высыпают на бумагу, оставшиеся на нем, частицы. Мелкие частицы, застрявшие на ситах 0,5 и 0,25 мм, вычищают жесткой кисточкой. Ни в коем случае не следует продавливать застрявшие частицы, так как при этом расширяются отверстия сит. Материал из каждого сита переносят в пакетик, после чего пакетик с содержимым взвешивают, и вес записывают на верхней части пакета.

Из верхней цифры (показывающей вес пакета с содержимым) вычитают нижнюю цифру (вес пустого пакетика) и разность записывают внизу пакета. Разность показывает вес каждой гранулометрической фракции.

Полученные цифры суммируются в таблице, причем сумма должна составлять не менее 99,5 г, допустимая ошибка анализа ±0,5 %.

Полученные величины в граммах одновременно представляют процентное содержание отдельных фракций. Эти данные сводят в таблицу. В таблице приведен пример записи результатов ситового анализа песка.

Потери составляют 0,33 %.

Фракции частиц, мм	Вес, г	Содержание, %
>10	0,00	0,00
ю-7 ■ /-'-«•;■	0,00	0,00
7-5	0,35	0,35
5-3	0,96	0,96
3-1 •	2,57	20,57
1-0,5	10,86	10,86
0,5-0,25	76,51	76,51.
<0,25	8,42	8,42
Сумма	99,67	100,00

Данные из таблицы наносят на график. По абсциссе графика откладывают

величины частиц в миллиметрах, а по ординате — их содержание в процентах от веса навески. Полученные на графике точки соединяют в кривую, конфигурация которой характеризует гранулометриче­ский состав (рисунок).

1.2. Определение полевой влажности почвы

Определение полевой влажности почвы позволяет установить общее количество воды во всех ее формах содержащееся в почве в момент взятия пробы.

Порядок работы

На технических весах взвешивают металлический бюкс с крышкой.

В металлический бюкс помещают 10-15 г почвы.

Бюкс с почвой взвешивают и помещают в термостат (крышка снимается). В термостате образец выдерживают около двух часов при температуре 105-110°С, затем охлаждают в эксикаторе.; *

Охлажденный бюкс взвешивают и вновь ставят в термостат на два часа, затем охлаждают и взвешивают. Если разница первого и второго не превышает 0,05 %, то работа на этом прекращается. В случае большего расхождения операция повторяется.

Влажность (W) вычисляют по формуле:

W= ^?1 ~^?2 100%,

где

Pi — вес бюкса с почвой до высушивания, Р2 — вес бюкса с почвой после высушивания, Ро — вес бюкса (наименьшее значение без почвы). Оборудование

Технические весы с разновесами, металлический бюкс с крышкой, термостат, щипцы.

1.3. Определение гигроскопической влаги

Гигроскопическая влага представляет собой молекулы водяного пара, сорбированные твердой фазой почвы из атмосферы. Поэтому гигроскопическую влагу можно определять в почве, из которой удалена свободная и пленочная вода. Такое состояние почвы, называемое воздушно-сухим, достигается в том случае, когда почва длительное время находится в сухом помещении (например, в специальном кабинете или в лаборатории). Гигроскопическая влага удаляется из почвы при нагревании ее до температуры немногим более 100 °С.

Порядок работы

Методом квартования отбирают среднюю пробу почвы, находящуюся в воздушно-сухом состоянии.

На технических весах берут навеску 5 г из массы средней пробы, переносят в предварительно взвешенную фарфоровую чашку диаметром около 5 см (или бюкс со снятой крышкой) и помещают в термостат с температурой 100-105 °.

Через 1,5-2 часа извлекают тигельными щипцами фарфоровую чашку и помещают в эксикатор. После охлаждения чашку с почвой взвешивают. Повторяется эта операция с 30-минутной выдержкой чашки в термостате. Бели вес не уменьшился, можно рассчитывать гигроскопическую воду.

Содержание гигроскопической воды вычисляют по формуле:

W = ^Р| ~~^?2 100%

^Ра"^Р° Л

где

Ро - вес фарфоровой чашки без почвы, Pi - вес фарфоровой чашки с почвой до высушивания, Р₂ - вес фарфоровой чашки с почвой после высушивания. Оборудование: технические весы с разновесами, термостат, фарфоровая чашка, тигельные щипцы.

1,4. Определение полной влагоемкости почвы

Полной, или наибольшей, влагоемкостью называется наибольшее количество воды, которое способна удержать почва. В этом случае все поры будут заполнены водой, и воздух полностью вытеснен из почвы. Такое состояние наступает при длительном поступлении в почву избыточного количества воды, например во время половодья или период длительных дождей.

Теоретически полная влагоемкость должна быть равна суммарному объему пор почвы. Поэтому полную влагоемкость можно определить по величине порозности. Однако в действительности при полном насыщении почвы водой в результате растворения некоторых соединений, набухания почвы и других явлений величина полной влагоемкости отличается от объема пор воздушно-сухой почвы.

Представление о полной влагоемкости можно получить, насыщая водой образец почвы с нарушенной структурой.

Порядок работы:

Стеклянную трубку диаметром 2-3 см и длиной 15 см с одного конца обвязывают марлевой салфеткой, под которую подкладывают бумажный фильтр, и взвешивают на технических весах.

/ IfJUl Uil^VrtVavilim l#u^/v«..«._u. — „ _ч x • • ■ v

задании) в фарфоровую чашку берут навеску почвы в 5 г.

Трубку с почвой взвешивают на технических весах. Разность второго и первого взвешивания составляет вес почвы.

Трубку медленно погружают в сосуд с водой таким образом, чтобы уровень воды был на 1 см выше отметки на трубке, и оставляют ее в таком положении на 15 мин.

Спустя указанное время трубку с почвой извлекают из воды и в вертикальном положении закрепляют в штативе на 10 мин., чтобы дать возможность стечь избытку воды.

Затем трубку снимают со штатива, протирают снаружи фильтровальной бумагой для удаления оставшейся воды и взвешивают на технических весах.

Расчет воды, удерживаемой почвой после насыщения, производят по формуле:

р -Р р -Р.

где

А - количество воды, удерживаемое почвой после насыщения,

Pi - вес трубки,

Рг — вес трубки с почвой,

Рз — вес трубки с почвой после ее насыщения водой, Р2-Р1 — вес почвы,

Р3-Р2 — вес воды, удерживаемой почвой после насыщения.

Далее определяют гигроскопическую влагу (стр. 6).

Полную влагоемкость (W^) определяют суммированием процентного содержания гигроскопической воды (W) и воды, удерживаемой почвой после насыщения (А):

W_max = W+A.

Оборудование: технические весы с разновесами, фарфоровая ступка с пестиком, железный штатив с зажимом, стеклянная трубка диаметром 2-3 см, длиной 20 см, высокий химический стакан, марля, термостат, фарфоровая чашка.