7
Pojemność wodna
Woda w formie dostępnej dla roślin jest czynnikiem warunkującym ich wzrost i rozwój. W glebie wraz z rozpuszczonymi w niej solami mineralnymi stanowi roztwór glebowy. Pojemność wodna czyli zdolność gleby do zatrzymywania wody jest uzależniona od wielu czynników fizyko-chemicznych tj.
- składu granulometrycznego gleby (zawartość cząstek spławialnych),
- zawartości substancji organicznej,
- struktury gleby,
- koncentracji i rodzaju jonów w kompleksie sorpcyjnym i roztworze glebowym.
Wyróżnia się następujące właściwości gleb związane ze zdolnością zatrzymywania przez nie wody:
§ Maksymalna pojemność wodna – stan gleby, kiedy wszystkie przestrzenie kapilarne i niekapilarne są wypełnione wodą. Utrzymuje się jedynie bardzo krótko, bezpośrednio po deszczu lub nawadnianiu.
§ Polowa pojemność wodna - miejsce wody w przestworach niekapilarnych zajmuje powietrze. Woda grawitacyjna przedostaje się do głębszych warstw profilu glebowego. Odpowiada zatem zawartości w glebie wody higroskopowej, błonkowatej, kapilarnej oraz wolno przemieszczającej się wody grawitacyjnej.
§ Pojemność kapilarna jest to ilość wody wypełniająca kapilary glebowe (przestwory glebowe < 3000 μm), jeśli gleba znajduje się w kontakcie ze zwierciadłem wody. Woda w kapilarach glebowych utrzymuje się dzięki siłom napięcia powierzchniowego.
§ Punkt więdnięcia – zarówno transpiracja jak i parowanie z powierzchni ziemi zmniejsza ilość wody aż do stanu, w którym, następuje trwałe więdnięcie roślin, mimo że jeszcze pewien procent wody pozostaje w glebie. Jest ona jednak niedostępna dla roślin, gdyż siły wiążące ją z glebą przekraczają siłę ssącą korzeni roślin uprawnych.
Woda pozostająca jeszcze w glebie poniżej punktu więdnięcia jest to tzw. woda higroskopowa. Pochodzi ona z pary wodnej powietrza glebowego i tworzy na powierzchni cząstek glebowych powłokę związaną siłami adsorpcyjnymi.
Układ fazy stałej, wody i powietrza przy różnym stopniu uwilgotnienia gleby można przedstawić według schematu zamieszczonego na ryc. 1
100 g fazy stałej gleby
40 g wody
Gleba nasycona wodą
20 g wody
Powietrze
Pojemność polowa
10 g
Punkt więdnięcia
8 g
Współ. higroskop.
Ryc. 1 Układ fazy stałej, wody i powietrza w glebie wytworzonej z utworu pyłowego przy różnym stopniu uwilgotnienia.
Gleby mineralne mogą zatrzymać 1/5 do 2/5 wody w stosunku do swojej masy, natomiast gleby torfowe – dwa, trzy do czterech razy tyle ile wynosi ich sucha masa. Nierozłożony torf mszysty lub turzycowy posiada pojemność wodną wynoszącą 1000 do 2500% w odniesieniu do suchej masy, co oznacza, że może zatrzymać 10-25 razy więcej wody, niż wynosi jego sucha masa.
Oznaczanie wody higroskopowej w glebie
Zawartość wody higroskopowej w glebie zależy od jej składu mechanicznego i mineralnego, a także od rodzaju kationów wymiennych, występujących na powierzchni koloidów glebowych. W glebach piaszczystych zawartość jej może wynosić poniżej 1%, natomiast w glebach gliniastych o dużej zawartości części spławialnych może dochodzić do 10%. O wiele większą zawartość wody higroskopowej będzie posiadać gleba, której kompleks sorpcyjny nasycony jest sodem, niż ta sama gleba posiadająca kompleks sorpcyjny wysycony wapniem.
Wykonanie oznaczenia
5 g gleby wysuszonej na powietrzu i przesianej przez sito o średnicy oczek 0,5 mm wsypać do naczyńka wagowego uprzednio wysuszonego w temperaturze 105°C i zważonego. Naczyńko z glebą suszyć do stałej wagi (ok. 3 godz.) w temperaturze 105°C. Po wysuszeniu przenieść do eksykatora, wystudzić i zważyć.
Obliczanie wyników
b · 100
% wody higroskopowej = ————
a
a — ilość gleby użyta do analizy [g]
b — strata na wadze podczas suszenia [g]
Oznaczanie kapilarnej pojemności wodnej metodą cylinderkową Kopecky’ego
Metoda cylinderkową Kopecky’ego pozwala na oznaczenie kilku ważniejszych właściwości fizycznych gleby w tej samej próbie, takich jak: gęstość objętościowa, maksymalna pojemność wodna, kapilarna pojemność wodna, wilgotność względna, porowatość i pojemność powietrzna.
Do oznaczenia można wykorzystać cylinderek Kopecky’ego o objętości 100 lub 250 cm3 (dla podłoży organicznych). Składa się on z pierścienia o średnicy wewnętrznej 5,4-7 cm oraz dwóch pokrywek, z których jedna jest perforowana (ryc. 2).
Ryc. 2. Cylinder Kopeckyego o objętości 100,77 cm (250,15 cm3)
1. Zważyć cylinderek wraz z krążkiem bibuły odpowiadającym jego średnicy (a).
2. Zważyć cylinderek z próbką gleby o nie naruszonej strukturze (b). Aby pobrać próbkę o nie naruszonej strukturze należy wcisnąć cylinderek do gleby zaostrzoną stroną. Po wciśnięciu cylindra do gleby należy go podciąć szpadlem lub nożem i obciąć wystającą część gleby równo z brzegami cylindra. Następnie nałożyć perforowaną pokrywkę z krążkiem bibuły na ostry brzeg cylindra, a drugą pokrywkę na przeciwległy brzeg cylindra. Zabezpieczyć glebę przed wysychaniem w czasie transportu.
3. Zanurzyć cylinderek w naczyniu z wodą tak, aby woda sięgała 1/3, 1/2 jego wysokości. Pozostawić tak długo, aż na powierzchni pojawi się osad wilgoci. Po dokładnym wytarciu ścianek zewnętrznych cylinderka zważyć go (c).
4. Po częściowym przesuszeniu gleby wstawić cylinderek z glebą do suszarki i suszyć w temperaturze 105°C do stałej wagi (d).
Aby uzyskać powtarzalne wyniki należy pobrać próby gleby, w 3—5 powtórzeniach.
Gęstość objętościowa gleby wilgotnej
b - a
D1 = ——— [g/cm3]
v
Podając wartość gęstości objętościowej gleby wilgotnej powinno się zaznaczyć przy jakiej wilgotności względnej dokonano oznaczenia.
Gęstość objętościowa gleby suchej
D2 = ——— [g/cm3]
Wilgotność względna gleby w % wagowych
b - c
W1 = ——— · 100
c - a
Wilgotność względna gleby w % objętościowych
W2 = ——— · 100
Porowatość gleby w % objętości
D - D2
P = ———— · 100
D
D - gęstość fazy stałej oznaczony niezależnie w kolbie miarowej lub piknometrze.
Maksymalna pojemność wodna odpowiada ilości wody jaką gleba potrafi zatrzymać w przestworach kapilarnych i niekapilarnych - odpowiada więc ona porowatości ogólnej przy maksymalnym uwilgotnieniu gleby. Stąd łatwo obliczyć pojemność powietrzną gleby.
Pojemność powietrzna gleby w % objętości
Pp = P - Pwv
a - ciężar cylinderka [g]
b - ciężar cylinderka z glebą o nienaruszonej strukturze [g]
c - ciężar cylinderka z glebą wysuszoną w 105oC
v - objętość gleby w stanie naturalnym [cm3]
Pwk - kapilarna pojemność wodna w % wagowych
Pwv - kapilarna pojemność wodna w % objętościowych
D1 - ciężar objętościowy gleby wilgotnej
D2 - ciężar objętościowy gleby suchej
W1 - wilgotność względna gleby w % wagowych
W2 - wilgotność względna gleby w % objętościowych
P - porowatość gleby w %
Pp - pojemność powietrzna gleby w % objętościowych
Pwv - kapilarna pojemność w % objętościowych
Metoda polega na oznaczaniu gęstości objętościowej torfów i innych podłoży organicznych po ich całkowitym nasączeniu wodą w cylindrach pomiarowych (ryc. ). Objętość badanej próbki wynosi 100-200 cm3. W cylindrach umieszcza się tłoki, które wywierają nacisk na masę podłoża równy 10 g/cm2 i ustawia się je na wannie filtracyjnej wypełnionej żwirem lub gruboziarnistym piaskiem. Po odcieknięciu wody nie zatrzymanej przez podłoże przystępuje się do oznaczania ciężaru objętościowego. Metodą tą można także oznaczyć inne właściwości fizyczne podłoży organicznych, tj. pojemność wodną całkowitą, pojemność powietrzną, porowatość.
...
patka933