СПОСОБ УСКОРЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАИМЕНЬШЕЙ ВЛАГОЕМКОСТИ ПОЧВЫ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ Российский патент 2015 года по МПК G01N33/24 A01B79/02 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к определению физических свойств почвы.

Известен способ определения наименьшей (синонимы: предельная, общая, полевая) влагоемкости почвы в полевых условиях методом заливаемых площадок - прототип, включающий выбор площадки в поле на типичном для нее участке размером 1 м × 1 м или 2 м × 2 м, обвалование площадки двойным кольцом уплотненных земляных валиков или рамок из досок, полосового железа высотой 20-30 см, выравнивание поверхности площадки и залива ее водой заранее рассчитанного количества (с учетом содержащихся в ней запасов) до полного насыщения, закрытие клеенкой или полиэтиленовой пленкой, 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 (Кауричев, 1980).

После окончания впитывания воды в почву через 1; 3 и 10 суток (Кауричев, 1980; Козлова, 2009) или 1; 3; 10 и 20 суток (Ревут, 1964) 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 определений не приобретет постоянное значение. Это постоянное значение влажности принимают за наименьшую влагоемкость (НВ) для данного слоя почвы. Такие же принципы заложены в методику определения наименьшей влагоемкости почвы и в более поздних работах Вадюниной А.Ф. и Корчагиной З.А. (1986), Шеина Е.Ф. и Карпочевского Л.О. (2007).

Недостатками указанного способа являются:

- продолжительный срок определения НВ - 1-2 суток до полного впитывания воды в почву и 20-21 сутки после поглощения поданной на площадку воды (Ревут, 1964), всего 21-24 суток;

- расход большого количества воды на заливку площадки. Кроме того, на тяжелосуглинистых почвах при наличии уплотненного нижележащего горизонта, из-за медленной ее фильтрации, большая часть воды теряется на боковой сток;

- необходимость наличия большого количества влагомеров - 40-41 шт. (при установке через каждые 5-10 см слоя почвы на глубину до 1,0 м в четырехкратной повторности) в случае, когда для определения ее влажности используются электронные влагомеры, что связано с немалыми затратами на их приобретение.

Целью настоящего изобретения является: изыскание другого, более рационального способа определения НВ, позволяющего без ущерба качеству:

- сократить продолжительность периода определения НВ почвы;

- сократить расход воды на заливку площадки, в том числе и за счет исключения образования бокового стока;

- сократить потребность в электронных влагомерах при определении влажности по слоям почвы.

Поставленная цель достигается путем одновременной подачи воды на заливаемую площадку не сверху, как это проводится в прототипе, а одновременно ко всем слоям площадки сбоку от канавки, нарезаемой рядом на ту же глубину, на которую определяется НВ. Ширина ее должна на 3-5 см превышать длину наконечника электронного влагомера со штангой (обычно 6-8 см) с таким расчетом, чтобы наконечник или элемент влагомера можно было вставлять в боковую стенку исследуемой почвы, не задевая стенку с противоположной стороны канавки. Практически она нарезается на ширину штыка лопаты - 25-30 см - с некоторым превышением - на 5-7 см - для удобства копки канавки. Длина канавки для определения влажности почвы на глубину 0-0,5 м достаточна 0,5 м, на глубину до 0-0,7 м - 0,7 м, исходя из тех же соображений - удобства копки канавки. Для определения НВ в слое 0-50 м канавку объемом 0,075 м³ - при длине 0,5 м, глубине 0,5 м и ширине 0,3 м - до краев заливают рассчитанным количеством воды, в данном случае 75,0 литрами.

По истечении 30 минут, в течение которых в почву впитывается 10,0 л воды, остаток ее - 65 л - из канавки вычерпывают. За этот период боковое просачивание воды в слое почвы 0-5 см составляет 15 см, 5-10 см - 13 см, 10-20 см - 10 см, 20-30 см - 9 см, 30-40 см - 8 см, 40-50 ц - 6 см. После вычерпывания воды канавку закрывают деревянной доской или листом из металла, а поверхность почвы в радиусе 1,0 м от середины канавки закрывают полиэтиленовой пленкой, досками, слоем соломы в 20 см и земли в 20 см для предотвращения испарения или попадания воды в случае выпадения осадков. По истечении 3-5 суток из указанных выше слоев в четырехкратной повторности по всем четырем сторонам канавки берутся образцы почвы для определения ее влажности до установления, по итогам трех последних определений, постоянной величины. Полученный результат является наименьшей влагоемкостью почвы для каждого конкретного слоя почвы. Приведенные ниже в таблице данные показывают, что такая влажность устанавливается в слое 0-20 см по истечении 3 дней, в слое 20-40 см - 4 дней, в слое 40-50 см - 5 дней после заливки и выкачивания воды из канавки. Эта разница в показателях влажности почвы достоверна при НСР0,5=0,1-0,3%. На прототипе постоянная влажность почвы после полного увлажнения ее на экспериментальной площадке устанавливается лишь на 21 сутки, или на 18 и 16 дней позже, чем в заявляемом нами способе. Это первое преимущество предлагаемого нами способа определения НВ.

Динамика влажности почвы в слое 0-5 м при различных способах определения НВ, % Слой почвы, см Заявка (поступление воды в почву сбоку одновременно ко всем слоям путем инфильтрации) Прототип (поступление воды в почву сверху вниз путем фильтрации) Сутки после заливки 2 3 4 5 6 7 5 10 21 23 24 НСР 0,5 0-5 26,3 22,0 22,0 22,1 22,0 22,0 25,2 23,8 22,1 22,2 22,1 0,2 5-10 25,7 21,1 21,1 21,0 21,1 21,0 24,8 22,5 21,2 21,1 21,1 0,3 10-20 25,3 20,9 20,8 20,8 20,9 20,9 24,9 22,9 20,9 20,9 20,9 0,1 20-30 20,6 19,2 19,1 19,1 19,0 19,0 20,2 19,5 19,0 19,2 19,1 0,2 30-40 21,6 20,6 18,3 18,2 18,2 18,3 21,4 20,8 18,1 18,0 18,1 0,2 40-50 20,8 18,4 18,0 17,2 17,2 17,2 20,6 18,9 17,3 17,1 17,3 0,3 НВ 22,9 20,1 19,6 19,4 19,4 19,4 22,4 21,0 19,4 19,4 19,4 0,1

Вторым преимуществом предлагаемого способа является экономия 7,1 литра воды при каждом определении. Так, для насыщения 1 м² (1 м ×1 м) тяжелосуглинистой почвы на глубину 0,5 м при средневзвешенной плотности ее в естественном сложении 1,37 г/см³, влажности почвы 17,0%, НВ - 19,5% требуется 17,1 л воды. В предлагаемом нами способе для этого требуется всего 10 литров, если исходить из того, что канавка заливается 75 л воды, вычерпывание из нее после насыщения 7-14 см почвы по бокам канавки 65 л, впитывание в почву составляет 10 л.

В случае использования для определения влажности почвы электронных влагомеров в прототипе необходимо иметь по одному влагомеру для каждого слоя. В нашем случае их потребовалось бы 6 штук по слоям 0-5 см, 5-10 см, 10-20 см, 20-30 см, 30-40 см, 40-50 см. Предлагаемый нами способ позволяет определять влажность почвы поочередно в каждом слое в течение 3-5 минут лишь одним влагомером, т.е. влагомеров требуется в 6 раз меньше, чем в прототипе. А в случае определения влажности почвы в слое 0-1 м потребность в них сократилась бы в 11 раз. Это третье преимущество предлагаемого нами способа определения НВ.

Литература

1. Практикум по почвоведению. Под редакцией Кауричева И.С. М.: Колос, 1980. - 272 с.

2. Ревут И.Б. Физика почв. Л.: Колос, 1964. - 319 с.

3. Козлова А.А. Учебная практика по физике почв. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2009. - 81 с.

4. Вадюнина А.Ф. и Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почвы. М.: Агропромиздат, 1986. - 345 с.

5. Шеин Е.Ф., Карпочевский Л.О. Теория и методы физики почв. М.: «Гриф и К», 2007. - 616 с.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и почвоведения. Способ включает 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. Способ позволяет сократить срок определения НВ на 16-18 дней, затраты воды для ее определения в 2,4 раза, потребность в электронных водомерах в 6-11 раз. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ ускоренного определения наименьшей влагоемкости почвы в полевых условиях, 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, заливку канавки водой, подачу воды на площадку из канавки инфильтрацией на 7-14 см, освобождение канавки от воды через 30 минут после заливки водой, закрытие канавки досками или металлическим листом, а прилегающей площадки в радиусе 1,0 м от середины канавки - полиэтиленовой пленкой, 20-сантиметровым слоем соломы и 20-сантиметровым слоем земли, определение влажности 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).

2. Способ ускоренного определения наименьшей влагоемкости почвы в полевых условиях по п. 1, в котором воду для увлажнения почвы подают из канавки, нарезаемой сбоку от экспериментальной площадки, инфильтрацией одновременно по всем слоям.