Oznaczanie wilgotności gleby

Ilość wody przechowywanej w glebie jest ważnym składnikiem procesów biologicznych i ekologicznych i jest wykorzystywana w takich zastosowaniach, jak rolnictwo, zapobieganie erozji, kontrola powodzi i przewidywanie suszy.

Gleby zazwyczaj zawierają skończoną ilość wody, którą można wyrazić jako wilgotność gleby. Wilgoć występuje w glebie w przestrzeniach porowych między agregatami glebowymi, zwanych przestrzenią porów między agregatami, oraz w porach w samych agregatach glebowych, zwanych przestrzenią porową wewnątrz agregatu. Jeśli przestrzeń porów jest całkowicie zajęta przez powietrze, gleba jest całkowicie sucha. Jeśli wszystkie pory są wypełnione wodą, gleba jest nasycona.

Pomiar ilości wody przechowywanej w glebie lub wilgotności gleby ma zasadnicze znaczenie dla zrozumienia cech gleby oraz rodzajów roślin i mikroorganizmów, które w niej żyją.

W tym filmie przedstawimy podstawy wilgotności gleby i zademonstrujemy procedurę oznaczania zawartości wilgoci w laboratorium.

W środowiskach zewnętrznych woda jest dodawana do gleby w sposób naturalny poprzez opady deszczu lub celowo podczas nawadniania roślin. Gdy pory w glebie wypełniają się wodą kosztem powietrza, wilgotność gleby wzrasta. Kiedy wszystkie pory są wypełnione wodą, gleba jest nasycona. Jeśli gleba na powierzchni jest nasycona, nadmiar wody będzie spłukiwał się w dół przez pory do głębszej gleby. Wypłukiwanie trwa do momentu, gdy nie ma wystarczającej ilości wody, aby nasycić całą przestrzeń porów. W tym momencie pory zawierają trochę powietrza i cienkie warstwy wilgoci. Filmy wodne w porach są utrzymywane przez napięcie powierzchniowe koloidów glebowych, dzięki czemu woda przestaje się wypłukiwać.

Po ustaniu wypłukiwania i odprowadzeniu nadmiaru wody z gleby, gleba jest opisywana jako osiągająca pojemność pola. Gleba o pojemności pola ma pory, które są częściowo wypełnione powietrzem, otoczone warstwami wilgoci. Gleba o pojemności pola jest optymalna dla wzrostu roślin i tlenowych mikroorganizmów glebowych, ponieważ dostępne jest zarówno powietrze, jak i woda. Natomiast nasycona gleba, w której wszystkie pory są wypełnione wodą, stworzy środowisko beztlenowe, które może zabijać rośliny i tłumić tlenowe drobnoustroje glebowe.

Masa wilgotnej gleby składa się z masy suchych cząstek gleby oraz masy wody w glebie. Sucha masa cząstek gleby jest utrwalona, podczas gdy ilość wody w wilgotnej glebie może się różnić. Dlatego zawartość wilgoci oblicza się w stanie suchym, a nie w stosunku do masy całkowitej, aby zapewnić spójność. Wilgotność gleby jest opisywana jako stosunek masy wody przechowywanej w glebie do suchej gleby. Masa wody zależy od różnicy przed i po wysuszeniu gleby.

Poniższy eksperyment pokaże, jak mierzyć wilgotność gleby w laboratorium przy użyciu tych zasad.

Na początek zbierz próbki gleby i przenieś je do laboratorium. Próbki gleby można zbierać na polu za pomocą świdra do gleby lub kielni. Użycie świdra glebowego pozwala na pobranie próbek gleby na określoną głębokość. Przenieś je do laboratorium. Zważ dwie aluminiowe naczynia i dokładnie zapisz wagę każdej potrawy. Porcję około 20 g wilgotnej gleby wsypać do każdego aluminiowego naczynia, a następnie ponownie zważyć naczynie. Odejmij wagę pustego naczynia od pełnego naczynia, aby uzyskać masę wilgotnej gleby.

Następnie wysusz glebę przez noc w piekarniku ustawionym na 105 °C. Następnego dnia ostrożnie wyjmij próbki gleby z piekarnika za pomocą szczypiec. Umieść próbki gleby na blacie stołu, aby ostygły. Gdy suche próbki gleby ostygną, należy je ponownie zważyć i zanotować całkowitą masę. Odejmij wagę aluminiowego naczynia i zapisz masę suchej gleby.

Oblicz wilgotność gleby, odejmując masę suchej gleby od masy wilgotnej gleby, a następnie dzieląc przez wagę suchej gleby.

Chociaż pomiar jest prosty, ważne jest, aby określić wilgotność gleby, aby lepiej zrozumieć charakterystykę gleby.

Wilgotność gleby odgrywa dużą rolę w kwestiach środowiskowych, zwłaszcza jeśli weźmie się pod uwagę spływ z gleby, który może zawierać nawozy i pestycydy. W tym przykładzie spływ z gleby przeanalizowano za pomocą symulowanego badania opadów deszczu w celu określenia retencji związku w wilgotnej glebie.

Gleba zawierająca mocznik została zapakowana do skrzynek glebowych i zmontowana pod symulatorem opadów. Zebrano spływ z gleby i obliczono stężenie mocznika w wodzie odpływowej. Ilość mocznika w spływie glebowym była wyższa dla gleb o wyższej wilgotności, co wskazuje, że mocznik jest lepiej wchłaniany w glebie suchej niż w wilgotnej.

Losy substancji chemicznych w glebie można również analizować poprzez bezpośrednie pobieranie próbek wody z porów za pomocą lizymetru, jak pokazano w tym przykładzie. W tym eksperymencie lizymetry lub długie metalowe rurki zostały zainstalowane w glebie z trawą darniową, aby przeanalizować wodę porową w glebie wegetatywnej.

Następnie zainstalowano próbnik wody porowej, a wodę pompowano z lizymetru po nałożeniu środków chemicznych na glebę. Pobrana woda została następnie poddana analizie, a stężenie zastosowanych środków chemicznych skorelowane z głębokością gleby i wilgotnością.

Wyniki wykazały, że stężenie herbicydu arsenianu metylu sodu (MSMA) było najwyższe w górnych 2 cm gleby.

Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do wilgotności gleby. Powinieneś teraz zrozumieć, jak dokładnie mierzyć zawartość wilgoci w glebie w laboratorium. Dzięki za oglądanie!