СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАИМЕНЬШЕЙ ВЛАГОЕМКОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ КОМПЛЕКСНЫХ ИЗЫСКАНИЙ ЧЕРНОЗЕМНЫХ И КАШТАНОВЫХ ПОЧВ
METHOD FOR DETERMINATION OF MINIMUM MOISTURE CAPACITY DURING COMPLEX INVESTIGATIONS OF CHERNOZEMS AND KASTANOZEM SOILS

Изобретение относится к области мелиорации земель и предназначено для определения значений наименьшей влагоемкости черноземных и каштановых почв степного и сухостепного типа почвообразования.
Известен способ определения наименьшей (синонимы: предельная, общая, полевая) влагоемкости (НВ) почвы методом заливаемых площадок, включающий выбор площадки в поле на типичном для нее участке размером 1×1 м или 2×2 м, обвалование площадки двойным кольцом уплотненных земляных валиков или рамок из досок или полосового железа высотой 20-30 см, выравнивание поверхности площадки и заливки ее водой заранее рассчитанного количества до полного насыщения (с учетом глубины исследуемого почвенного профиля и содержащихся в нем запасов воды), закрытие клеенкой, полиэтиленовой пленкой или толем, а сверху еще полуметровым слоем соломы или почвы для предотвращения испарения влаги или дополнительного поступления ее при выпадении осадков до тех пор, пока не стечет гравитационная вода (Практикум по почвоведению / Под редакцией И.С. Кауричева. - М.: Колос, 1980. - 272 с.).
После окончания впитывания воды в почву через 1; 3 и 10 суток (Практикум по почвоведению / Под редакцией И.С. Кауричева. - М.: Колос, 1980. - 272 с.; Козлова, А.А. Учебная практика по физике почв / А.А. Козлова. - Иркутск: Изд-во Иркутского гос. ун-та, 2009. - 81 с.) или 1; 3; 10 и 20 суток (Ревут, И.Б. Физика почв / И.Б. Ревут. - Л.: Колос, 1964. - 319 с.) влажность в слое 0-5 см, а по нижележащим слоям - через каждые 10 см, определяют до тех пор, пока ее показатель по результатам трех последних измерений не приобретет постоянное значение. Это постоянное значение влажности принимают за наименьшую влагоемкость для данного слоя почвы. Такие же принципы заложены в методику определения наименьшей влагоемкости почвы и в более поздних работах (Вадюнина, А.Ф. Методы исследования физических свойств почвы / А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. - М: Агропромиздат, 1986. - 345 с.; Шеин, Е.Ф. Теория и методы физики почв / Е.Ф. Шеин, Л.О. Карпочевский. - М.: Изд-во «Гриф и К», 2007. - 616 с.).
К недостаткам известного способа относится нижеследующее.
1. Необходимо продолжительное время: 1-2 суток до полного впитывания воды в почву и 20-21 сутки после поглощения поданной на площадку воды (Ревут, И.Б. Физика почв / И.Б. Ревут. - Л.: Колос, 1964. - 319 с.), всего от 21 до 24 суток.
2. Необходимы значительные затраты ручного труда, связанные с устройством земляных валов, рытьем шурфов, траншей, проведением измерений влажности и др.
3. Для осуществления исследований НВ по известному способу необходимо большое количество воды, доставка которой к месту проведения исследований вызывает определенные трудности.
Известен способ ускоренного определения наименьшей влагоемкости почвы в полевых условиях (RU №2546167), принятый за прототип, включающий нарезку канавки вдоль площадки для определения влагоемкости почвы длиной 0,5-0,7 м, шириной 0,25-0,30 м на глубину расчетного слоя почвы. Затем канавку заливают водой, подают воду на площадку из канавки инфильтрацией на 7-14 см, освобождают канавку от воды через 30 минут после заливки водой. Закрывают канавку досками или металлическим листом, а прилегающую площадку в радиусе 1,0 м от середины канавки - полиэтиленовой пленкой, 20-сантиметровым слоем соломы и 20-сантиметровым слоем земли. Определяют влажность почвы в стенках канавки по слоям на исследуемую глубину через три, пять, семь суток в четырехкратной повторности до установления постоянной влажности, которая будет считаться ее наименьшей влагоемкостью (НВ). Воду для увлажнения почвы подают из канавки, нарезаемой сбоку от экспериментальной площадки, инфильтрацией одновременно по всем слоям.
К недостаткам принятого за прототип способа определения наименьшей влагоемкости почвы в полевых условиях относятся нижеследующие.
1 Так как известный способ является экспериментальным, а исследуемая среда - почва анизотропной как в пределах экспериментальной площадки, так и в пределах одного поля, то для достижения требуемой точности необходимо накопление значительного массива данных по исследуемой характеристике; на практике это выражается необходимостью заложения нескольких опытных площадок (3-5 и более повторностей опыта).
2. Для реализации способа, принятого за прототип, необходимы значительные затраты ручного труда, связанные с рытьем канавок, перемещением воды, проведением измерений влажности и др. для обеспечения измерений на 3-5 опытных площадках.
Задачей изобретения является уменьшение количества закладываемых опытных площадок (повторностей опыта) при определении значений НВ черноземных и каштановых почв степного и сухостепного типа почвообразования без потери точности определения НВ.
Технический результат - снижение трудозатрат при определении НВ черноземных и каштановых почв степного и сухостепного типа почвообразования при проведении комплексных почвенных изысканий.
HB
i,оп
HB
i, оп
г
i
i
гум
i
гум
HB
i
3
Указанный технический результат достигается предлагаемым способом определения наименьшей влагоемкости черноземных и каштановых почв степного и сухостепного типа почвообразования, который заключается в инструментальном послойном определении значений наименьшей влагоемкости почвы (W) на одной опытной площадке (в одной повторности опыта) способом ускоренного определения наименьшей влагоемкости почвы в полевых условиях (включающем нарезку канавки вдоль площадки для определения влагоемкости почвы длиной 0,5-0,7 м, шириной 0,25-0,30 м на глубину расчетного слоя почвы, заливку канавки водой, через 30 минут освобождение канавки от воды, укрытие канавки досками или металлическим листом, а прилегающую площадку в радиусе 1,0 м от середины канавки - полиэтиленовой пленкой, 20-сантиметровым слоем соломы и 20-сантиметровым слоем земли, определении влажности почвы в стенках канавки по слоям на исследуемую глубину через три, пять, семь суток до стабилизации значения влажности почвы, которая будет считаться ее опытно установленным значением наименьшей влагоемкости (W), % МСП); в инструментальном в общепринятом порядке установлении в пределах рассматриваемого почвенного профиля послойных значений содержания в почве глинистых частиц - (W), % МСП, плотности сложения почвенных слоев или горизонтов - γ, т/м, содержания в почве гумуса - (g), % и мощности гумусированной почвенной толщи -h, м; отличающийся тем, что дополнительные повторности опыта по определению наименьшей влагоемкости заменяются определением послойных ее значений ((W), % МСП) аналитическим расчетом по эмпирической зависимости:
HB
i, рас
где (W) - наименьшая влагоемкость i-го слоя почвы, % МСП;
гум
i
(g) - содержание гумуса в i-м слое почвы, %;
г
i
(W) - содержание физической глины в i-м слое почвы, % МСП;
i
3
γ - плотность сложения почвы в i-м слое почвы, т/м;
3
- средняя по почвенному профилю плотность сложения почвы, т/м;
гум
h - мощность перегнойно-аккумулятивного слоя почвы, м;
HB
i
и определением итогового значения НВ почвы {W) по зависимости:
Преимуществом предложенного способа является сокращение затрат материальных и трудовых ресурсов при определении НВ черноземных и каштановых почв в 3-5 раз в процессе комплексных исследований путем заложения только одного опыта по определению НВ почвы без потери точности измерения.
HB
i
Работоспособность предложенного способа и точность определения значений наименьшей влагоемкости (W) в сравнении с известным способом проиллюстрирована примером их сопоставления. Комплексное определение характеристик почвы по известному способу проводились на трех опытных площадках (т.е. в трехкратной повторное™ опыта) в пределах одного поля бывшей Персиановской ОМС НИМИ (Октябрьский район Ростовской области). Итоговое значение наименьшей влагоемкости для исследуемой почвы по известному способу принимается равным среднему между полученными по трем опытным площадкам (таблица 1).
Результаты определения наименьшей влагоемкости по предложенному способу для каждого опытного участка и их сопоставление с полученными данными по известному способу приведены в таблице 2.
HB
i
Судя по данным таблицы 2, отклонения определенных по предлагаемому способу послойных значений наименьшей влагоемкости (W) от определенных по известному способу не превышают 5,1%, а сред непрофильных 2,1%. Указанное обстоятельство свидетельствует о приемлемости предложенного способа для практического использования без потери точности определения наименьшей влагоемкости черноземных и каштановых почв степного и сухостепного типа почвообразования.