Способ определения водопроницаемости почвы

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству , в частности к почвоведению, земледелию , мелиорации. Цель - расширение информативности способа за счет определения водопроницаемости по горизонтам и профилю почвы. Согласно способу, предусматривающему создание на поверхности почвы слоя воды и поддержание ее уровня. учет количества воды, поглощаемой почвой в зависимости от времени экспозиции, и определение коэффициента водопроницаемости в зависимости от времени экспозиции , дополнительно определяют объемный вес, удельный вес и объемную влажность почвы по горизонтам, для каждого горизонта определяют общую пороэность, по разности между последней и объемной влажностью определяют объем пор. занятых воздухом, по сопоставлению полученной величины и количествами воды, поглощаемых подвой, определяют время, необходимое для заполнения водой пор, занятых воздухом определенного горизонта, а по коэффициенту водопроницаемости, соответствующему данному времени, судят о коэффициенте водопроницаемости данного горизонта 1 ил., 2 табл. -г Ё

.Ы2 1755188 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s 6 О1 N 33/24, \ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ф ",ф

@@ yè °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4756747/15 .. учет количества воды, поглощаемой почвой (22) 11.10.89 в зависимости от времени экспозиции, и (46) 15.08.92. Бюл. N. 30 определение коэффициента водопройицае(71) Почвеннйй институт им. В,В.Докучаева мости в зависимости от времени экспози.(72) А.B,Øåà÷åíêî, Е.В,Астапенко. В,Г.Ви- ции, дополнительно определяют объемный тязев и В.Е.Макарчук, . вес, удельный вес и объемную влажность (56) Вадюнийа А.Ф, и др. Методы исследо- почвы по горизойтам; ля каждогогоризонвания физическйх в свойств почвы. М.::Аг- та определяютобщуюпороэность,поразноропромиздат, 1986; с. 222 — 226. сти между последней и объемной (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОПРО- влажностью определяют объем пор, заняНИЦАЕМОСТЙ ПОЧВЫ " : тых воздухом по сопоставленйю получен(57) Изобретение относится к сельскому хо- ной величины и количествами воды, зяйСтву, в чаетноСти к почвоведению, земле- поглощаемых почвой, определяют время, делию, мелиорации. Цель — расширение . необходимое для заполнения водой пор, заинформативности Способа за счет ощЖде- нятых воздухом определенного горизонта, а ления водопроницаемости по горизонтам и по коэффйциенту водопронйцаемости, соот- а профилю почвы. Согласно способу, пред1 с- ветствующему данно@у времени, судят о коматрйвающему создание на поверхности эффициенте водопроницаемости данного почвы слоя воды и повфержанйе ее уровня, горизонта, 1 ил„2 табл.

Была выбрана площадка, по состоянию поверхности почвы и микрорельефу харакИзобретение относится к сельскому хо"зяйству,. в частности к почвоведейию, земледелию, мелиораций; и может быть использовано при почвенно-.мелиоратйвных исследованиях, осуществляемах дМя научййх и произаодственных целей.

Цель изобретения — расширение йнформативности способа за счет определения водопроницаемости по горйзонтам и профиле йочвы, r1 р и м е р. Почвы участка дерново-среднеподзолистые среднесуглинистые на покровном суглинке. Участок использовался . под пашней, за несколько лет до проведения исследований была осуществлена мелиорация почвы на глубину 45-50 см.

I терная для всего участка в целом, Металлическая рама 50 х 50 см была погружена режущей кромкой в пахотный горизонт на глубину 7 см, С наружной стороны рамы во избежание растекания воды пахотный горизонт был уплотнен и насыпан уплотнительный валик высотой 3-5 см, примыкающий к раме, В центре этой рамы была установлена вторая рама размерами 25 х 25 см; она была заглублена на 10 см, уплотненйе вблизи этой рамы не проводили. На площадке, ограниченной внутренней рамой, а также между внутренней и внешней рамами были установлены два тонкйх (2 — 3 см) колышка, заглубленных на 8 — 10 см, верхний конец воэвышался над поверхностью почвы на

5 см. Растительность с поверхностй;ограниченной рамами, осторожно, не.разрушая корневой системы, срезана.

1755188

Рамы заполнили водой, избегая размыва поверхности почвы, слоем 5 см. Постоянно поддерживали уровень воды, фиксируя его по исчезноаенйю-появлейию мениска у колышков, доливая воду в рамы. По центральной раме фиксировали расход воды во времени. Одновременно учитывали температуру воды в центральной раме и испарение влаги с Ьткрытой водной поверхности (йоследнее составило за 6 ч менее 1 мм и учтено не было).

Исходя из площади учетной рамы и расхода воды были рассчитаны коэффициенты водопроницаемости ао время исследования при данной температуре воды (Кт) во формуле

Я ХТ

0Х10

3. где 0- объем просочившейся воды, см; г.

S —, площадь учетной рамы, см;

Т вЂ” время просачивания, мин;

10 .— коэффициент пересчета в мм, мм/см, был пересчитан на К10 (аодопроницаемость при стандартной сопоставимой температуре 10 С) по формуле

К

07+003 t о где t — конкретная температура воды, С;

0,7; 0,3 — эмпирические коэффициенты, Результаты исследования приведены в табл. 1, Параллельно на площадке определили плотность почвы (объемный вес (08), г/см") и ее влажность. Были отобраны образцы для определения плотности твердой фазы почвы (удельный вес (УВ), г/см"), которая была определена в лаборатории, Зто позволило определить общую порозность почвы (ОП, $) по формуле

У8

8лажность в $ от массы почвы была пересчитана в от объема почвы ее умножением на коэффйциент, численно равный плотности почвы (ОВ) конкретного горизонта, По разности ОП и влажности в от объема почвы был получен объем пор, не занятых водой, и, следовательно, способный поглощать воду. Результаты приведены в табл. 2 на графике (см. чертеж).

Исходя из данных табл. 1 за 6 ч просочился в почву слой воды (фактически беэ пересчета на температуру), равный 172,3 мм, его определили умножением времени экспозиций на соответствующие К1 и суммированием полученных значений эа все время наблюдения, Пользуясь значением объема пор, занятых воздухом (табл. 2), рассчитали слой почвы, в котором разместилась вода, впитавшаяся в почву. Слой почвы 0-10 см (Π— 100 мм) имеет объем пор, занятых воздухом, которые могут быть заполнены водой, 5 29,91%, т.е, если перевести этот объем в слой воды (мм), то верхний 100 мм слой почвы способен поглотить 29,91 мм воды.

Осуществив йо данным табл. 2 расчет на глубину 140 см (максимальная глубина от10 бора образцов) и просуммировав данные

rio всем горизонтам, получают величину

172,2 мм. Таким образом слой воды, впитавшийся в почву в процессе определения водопроницаемости за 6 ч, примерно равен

15 объему пор, которые мбгли быть заполнены водой, в слое почвы 0-140 см. Следовательно, результат 6-ro часа наблюдений (Kio=0,29 мм/мин) соответствует водопроницаемости слоя на глубине 140 см.

20 На графике водопроницаемости (см, . чертеж) отмечаются следующие участки: плавное в снижение водопроницаемости в течение первых 70 мин наблюдений, стабилизация в промежутке времени 70 — 1100 мин, 25 снижение водопроницаемости в промежутках 100 — 130 мин, 130 мин — 3 ч и ее относительная стабилизация, Очень важна глубина залегания наиболее слабопроницаемого для воды горизон30 та, который начинает определять водопроницаемость почвы а целом с 3-го часа наблюдений. За первые 3 ч просочилось воды в почву (расчеты по данным табл.

1): 2,24 х 10+ 1,87 х 10+ 1,44 х 10+ 1,15 х 10

35 + 0 91 х 10+ 0,74 х 10 + 0,53 х 30+ 0,49 х 30

+ 0,38 х 30+ 0,34 х 30 = 135,7 мм, Учитывая большой объем впитавшейся воды, расчет целесообразнее проводить с глубины 140 см к поверхности. Слой от глу40 бины проникновения воды к 3-му часу наблюдений до 140 см (максимальная глубина проникновения воды) поглотил воды (а интервале 3-6 ч) 173,3 - 135,7 = 36,3 мм. Слой

110-140 мм способен поглотить (расчет ана45 логичен приведенному для слоя Π— 10 см)

400 мм Х 4,07 %

100 %

Для слоя 90 — 100 см

200 мм Х 7,41 %

100 %

14,8 мм+ 16,3 мм = 31,1 мм — слой воды, поглощенный в интервале глубин 90-140 см.

Глубина проникновения воды к 3-му часу меньше 90 см на величину почвенного

55 слоя, имеющего емкость 36,6 мм - 31,1 мм =

=5,5 мм;

8 слое 70-90 см емкость

100 % . — 27,4 мм.

Далее составили пропорцию:

1755188

В процессе определения водопроницаемости первый перегиб наблюдался на

70 мин от начала наблюдений. Это соответ27,4 мм — 20 см

5,5мм — х

Х= 55 X20 — 4

27,4 ствуег слою просочившейся воды 88,9 мм, Этот результат получилй умножением соответствующих К1 на время экспозиции и суммированием результатов, Для нахождения т,е. глубина проникновения воды к концу

3-ro часа наблюдений на 4 см меньше 90 см (90 - 4 = 86 см). Таким образом гориэойты, характеризующиеся наиболее низкой водопроницаемостью K10 = 0,34 — 0,29 мм/мин, залегают глубже 86 см. глубины залегания горизонта, который обусловил стабилизацию водопроницаемости через 70 мин после начала определения, выяснили мощность горизонта, имеющего возможность поглотить 88,9 мм воды:

29,91 X 100 + 24,59 Х 100 + 14,38 Х 100+ 15,65 X 100 + 15,65 X 100+ 12,15 X 100

96,7 м

Это объем воды, который может быть емости (большая йлощадь вскрытия, нарупоглощен верхним 50-сантиметровым сло- шение сложения почвы,.затопление разреза ем, Он больше объема свободных пор аэра- из-"за дренирующего действия трещин и ции искомого слоя с емкостью 88,9 мм т.д.). Способ расширяет функциональныа (96,7 - 88,9. =- 7,8) на 7,8 мм. Составили про- 5 возможности определения водопроницаепорцию по слою 40 — 50 см ;мости почв по горизонтам и может быть

10 cM — 12,15 мм воды использован при почвенно-мелиоративных

X — 7,8 мм воды исследованиях для решения научных и проХ=бсм, изводственных задач.

Таким образом глубина залегания ис- 10 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я комого горизонта 50 cM — 6 см = 44 см Способ определения водопрбницаемо(= 45 см). Аналогично осуществляют расчет стй почвы, включающий создание на поверглубин для остальныххарактерныхучастков хности почвы слоя воды и поддержание ee . графика водопроницаемости..: уровня, учет количеств воды, поглощаемых

Водопроницаемость верхних горизон- 15 почвой в зависимостй от времени экспозитов плавйо снйжается до глубину 45 см, т,е. ции, и определение коэффицйента водопроглубины мелиоративной обработки с вели- ницаемости в зависимости от времени чин К10 более 2 ммl мин до примерно экспозиции, отличающийся тем, что, 0,6 мм/мин. Влияние плужной подошвы от- с целью расширения информативности спосутствует в интервале глубин 45-60 см,.К10 20 соба за счет определенйя водопроницаемо.стабилизируется науровне0,55-0;5мм/мин, сти по горизонтам и профилю почвы, В интервале глубин 60-70 см сравнительно дополнительно определяют объемный вес, резко снижается до 0,38 мм!мин. Глубины, удельный Вее, и объемную влажность почвы соответствующие значениям K10, нанесены по горизонтам, для каждого горизонта опрена график водопроницаемости, представ- 25 деляютобщуюпорозность, пооазницемежленный на чертеже, ду последней и объемной влажностью

Технико-экономическая эффективность определяют объем пор, занятых воздухом, предлагаемого способа обусловлена "пол-: по сопоставлению полученной величины и. учением дополнительной информации количества воды,"поглощаемых почвой, Оп. практически без дополнительных затрат. 30 ределяют время,:необходимоедлязаполнеПредлагаемый способ по сравнениюсизве- ния водой пор, занятых воздухом стнымтребуетсущественноменьшихтрудо-: определеннОго горйзонта, à по коэффицизатрат (пример 3 чел./дн на исследуеиый . енту водопроницаемости, соответствующеобъект). Исключаются все активные дейст- му данному времени судят о коэффициенте вия по прямому определению водопроница- 35 водопроницаемости дайного горизонта.

1755188

Таблица1

Водопроницаемость исследуемой почвы

Водопроницаемость при данной температуре Къ мм/мин

Объем просо- Температура чившейся во- воды в учетды за время ной раме, С экспозиции

Время экспозиции, мин

Водопроницаемость при температуре

10ОС Kio, мм/мин

Время с момента начала исследования, ч; мин

Таблица 2

Порозность почвы

Влажность. от массы почвы

Влажность в от объема почвы

Плотность почвы (08), г/см

ОП почвы, от объема почвы

Объем пор, занятых воздухом, от объема почвы

Глубина; см

56,25

52,73

45,19

44.81

42,12

39,64

42,91

42,91 40,81

О;10

0;20

О; 30

О; 40

0; 50

1; ОО

1;30

2; 00

2; 30

3; 00

4: 00

5, 00

6; 00

0-10

10 — 20

20-30

30-40

40-50

60-70

80-90

100 — 110

130 — 140

23,52 3,25

20,82

19,57

18,97

18,?7

18,59

22,61

22,54

«оо

909

706

1070

1,12 .

1,21

1,48

1,49

1,58

1,66

1,57

1,57

1,63

9,0

9,0

9,0

9,0

9,0

9,0

9,5

9,5

10,0

10,0

10,5

11,0

12,0

26,34

28,13

30,81

29,16

42,12

31,16 29,19

35,50

36,74

2,24 I,87

1,44

1,15

0,91

0,74

0,53

0,49

0,38

0,34

0,32

0,30

0,29

2,31

1,93

1,48

1,18

0,94

0,76

0,54

0,50

0,38

0,34

0,32

0,30

0,39

29,91

24,60

14,38

15,65

12,15

8,48

13,72

7,41 . 4,07

1755188 мнг

Ю »

Составитель Л, Рубинова

Техред ММоргентал Корректор С. Лисина

Редактор А. Огар

Производственно-издательский. комбинат "Патент"; г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2889 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5