Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education
Environmental Microbiology

This content is Free Access.

Hebrew
קביעת תכולת הלחות בקרקע
 
Click here for the English version

קביעת תכולת הלחות בקרקע

Overview

מקור: מעבדות של ד"ר איאן פפר וד"ר צ'ארלס גרבה - אוניברסיטת אריזונה
מחבר מפגין: בראדלי שמיץ

קרקעות מכילות בדרך כלל כמות סופית של מים, אשר יכול לבוא לידי ביטוי כמו "תוכן לחות הקרקע". לחות זו קיימת בתוך חללי הנקבבוביות שבין אגרגטים של הקרקע (מרחב נקבוביות בין-מצטבר) ובתוך אגרגטים של הקרקע (שטח נקבוביות תוך-מצטבר)(איור 1). בדרך כלל שטח נקבוביות זה תפוס באוויר ו / או במים. אם כל הנקבוביות תפוסות באוויר, האדמה יבשה לחלוטין. אם כל הנקבוביות מלאות במים, אומרים שהאדמה רוויה.

Figure 1
איור 1. נקבוביות בחלל באדמה.

Principles

בסביבות טבעיות חיצוניות, מים מתווספים לאדמה באמצעות גשמים או השקיה מכוונת של צמחים. בכל מקרה, לחות הקרקע עולה ככל שיותר נקבוביות מתמלאות במים על חשבון האוויר. אם כל הנקבוביות יתמלאו במים, מים עודפים יחלפו כעת כלפי מטה (איור 2) דרך נקבוביות אדמה רציפות, עד שהגשם או ההשקיה ייפסקו. שטיפה תימשך עד שסרטי המים בתוך הנקבוביות יוחזקו על ידי מתח פני השטח של קולואידי אדמה כנגד כוח הכבידה. מצב כזה מכונה הקרקע להיות "קיבולת שדה" ביחס לחות הקרקע. אדמה בקיבולת שדה יש נקבוביות מלאות חלקית באוויר, מוקף בסרטי לחות הקרקע. בדרך כלל קרקע בקיבולת שדה היא אופטימלית לצמיחת צמחים ומיקרואורגניזמים קרקע אירוביים, שכן הן אוויר והן מים זמינים. לעומת זאת, אדמה רוויה תיצור תנאים אנאירוביים עמוסי מים שיכולים להרוג צמחים ולדכא חיידקי קרקע אירוביים, תוך גירוי חיידקים אנאירוביים.

Figure 2
איור 2. חומרים מזינים שטיפה באדמה.

שקול מדגם של אדמה לחה בתוך מיכל כגון. משקל האדמה ההויה מורכב ממשקל חלקיקי האדמה היבשה בתוספת משקל המים בתוך האדמה. אם מוסיפים יותר מים לאדמה, המשקל הרטוב של האדמה עולה. המשקל היבש של חלקיקי הקרקע בתוך המדגם קבוע כלומר,משקל אחד שהוא המשקל היבש. לעומת זאת, ישנם מספר אינסופי של משקולות רטובות, תלוי כמה מים מתווספים לאדמה. בגלל זה, בעת ביצוע ניסויי מעבדה עם אדמה, תכולת הלחות של הקרקע מתבטאת בדרך כלל על בסיס משקל יבש, כי המשקל היבש הוא קבוע לאורך זמן, בעוד המשקל לח או רטוב יכול להשתנות עם הזמן. כאשר מבטאים את התוצאות של ניסוי כגון התוכן התזונתי של אדמה, השימוש בבסיס המשקל היבש מספק סטנדרטיזציה של התוצאה הסופית.

Procedure

  1. שקול את שתי מנות האלומיניום.
  2. Aliquot כ 50 גרם של אדמה לחה לתוך כל צלחת אלומיניום ולצוות מחדש את הכלים. לפיכך, המשקל ה לח של דגימת הקרקע ידוע כעת.
  3. ייבשו את האדמה למשך הלילה ב-105 מעלות צלזיוס בתנור.
  4. מוציאים את הכלים מהתנור ומאפשרים להם להתקרר.
  5. לאפות מחדש את הכלים בתוספת אדמה יבשה בתנור. עכשיו המשקל של האדמה היבשה ידוע.

כמות המים המוחזקים בקרקע היא מרכיב חשוב בתהליכים ביולוגיים ואקולוגיים, והיא משמשת ביישומים כגון חקלאות, מניעת שחיקה, בקרת שיטפונות וחיזוי בצורת.

קרקעות מכילות בדרך כלל כמות סופית של מים, אשר יכול לבוא לידי ביטוי כתכולת לחות הקרקע. הלחות קיימת בקרקע בתוך חללי הנקבוביות בין אגרגטים של הקרקע, הנקראים מרחב נקבוביות בין-מצטבר, ובתוך נקבוביות בקרקע מצטברות עצמן, הנקראות מרחב נקבוביות תוך-צרפי. אם שטח הנקבבובית תפוס כולו באוויר, האדמה יבשה לחלוטין. אם כל הנקבוביות מלאות במים, האדמה רוויה.

מדידת כמות המים המוחזקים בתוך האדמה, או תכולת הלחות בקרקע, חיונית להבנת מאפייני הקרקע וסוגי הצמחים והמיקרואורגניזמים השקועים בה.

וידאו זה יציג את היסודות של תוכן לחות הקרקע, ולהדגים את ההליך לקביעת תוכן לחות במעבדה.

בסביבות חיצוניות, מים מתווספים לאדמה באופן טבעי באמצעות גשמים או בכוונה עם השקיה של צמחים. ככל שהנקבוביות באדמה מתמלאות במים על חשבון האוויר, לחות הקרקע עולה. כאשר כל הנקבוביות מלאות במים, האדמה רוויה. אם האדמה על פני השטח רוויה, עודפי מים ישטפו כלפי מטה דרך נקבוביות לתוך אדמה עמוקה יותר. שטיפה נמשכת עד שאין מספיק מים כדי להרוות את כל שטח הנקבבובית. בשלב זה נקבוביות מכילות קצת אוויר וסרטים דקים של לחות. סרטי המים בתוך הנקבוביות מוחזקים על ידי מתח פני השטח של קולואידים בקרקע, ובכך המים מפסיקים לצוץ.

לאחר עצירות שטיפה, ומים עודפים התנקזו מהאדמה, האדמה מתוארת כקיבולת שדה. לקרקע בקיבולת השדה יש נקבוביות מלאות חלקית באוויר, מוקפות בסרטי לחות. קרקע בקיבולת שדה היא אופטימלית לצמיחת צמחים ומיקרואורגניזמים קרקע אירובי, שכן הן אוויר והן מים זמינים. לעומת זאת, אדמה רוויה, שבה כל הנקבוביות מלאות במים, תיצור סביבה אנאירובית שיכולה להרוג צמחים ולדכא חיידקי קרקע אירוביים.

המסה של אדמה לחה מורכבת ממסת חלקיקי הקרקע היבשה, בתוספת המסה של המים בתוך האדמה. המסה היבשה של חלקיקי הקרקע קבועה, ואילו כמות המים בתוך אדמה לחה יכולה להשתנות. לכן, תוכן לחות מחושב על בסיס יבש, ולא על בסיס מסה כולל, כדי להבטיח עקביות. תכולת הלחות של האדמה מתוארת כיחס בין מסת המים המוחזקת בקרקע לאדמה היבשה. מסת המים נקבעת על ידי ההבדל לפני ואחרי ייבוש הקרקע.

הניסוי הבא מדגים כיצד למדוד את תכולת הלחות בקרקע במעבדה באמצעות עקרונות אלה.

כדי להתחיל, לאסוף דגימות קרקע ולהעביר אותם למעבדה. דגימות של אדמה ניתן לאסוף בשדה באמצעות אוגר קרקע, או שחלוף. שימוש במגדל קרקע מאפשר לדגום את הקרקע לעומקים ספציפיים. תעביר אותם למעבדה. שקול שתי מנות אלומיניום, ולתעד במדויק את המשקל של כל מנה. Aliquot כ 20 גרם של האדמה לחה לתוך כל צלחת אלומיניום, ולאחר מכן reweigh המנה. להחסיר את המשקל של המנה הריקה מן המנה המלאה כדי לרכוש את משקל הקרקע לח.

לאחר מכן, לייבש את האדמה לילה בתנור להגדיר 105 °C (50 °F). למחרת, בזהירות להסיר את דגימות הקרקע מהתנור באמצעות מלקחיים. מניחים את דגימות הקרקע על הספסל העליון כדי להתקרר. כאשר דגימות הקרקע היבשה קרירות, יש לאצות אותן מחדש ולתעד את המשקל הכולל. הפחיתו את משקל צלחת האלומיניום, ורשמו את משקל הקרקע היבשה.

חשב את תכולת הלחות של הקרקע על ידי הפחתה של משקל האדמה היבשה ממשקל האדמה הלחה, ולאחר מכן חלוקה לפי משקל האדמה היבשה.

למרות המדידה היא פשוטה, חשוב לקבוע את תכולת הלחות הקרקע על מנת להבין טוב יותר את מאפייני הקרקע.

תכולת הלחות בקרקע משחקת גלגול גדול בדאגות סביבתיות, במיוחד כאשר שוקלים נגר קרקע שעשוי להכיל דשנים וחומרי הדברה. בדוגמה זו, נגר הקרקע נותח באמצעות מחקר גשמים מדומה על מנת לקבוע את השמירה של תרכובת בקרקע לחה.

האדמה, המכילה אוריאה, נארזה בקופסאות אדמה והורכבה תחת סימולטור גשמים. נגר קרקע נאסף, וריכוז אוריאה במי נגר מחושב. כמות האוריאה בקרקע הייתה גבוהה יותר עבור קרקעות עם תכולת לחות גבוהה יותר, מה שמצביע על כך שהאוריאה נספגת טוב יותר באדמה יבשה יותר, מאשר לחה.

גורלם של כימיקלים בקרקע יכול להיות מנותח גם על ידי דגימת מים נקבוביות ישירה, באמצעות lysimeter, כפי שמוצג בדוגמה זו. בניסוי זה, ליסימטרים, או צינורות מתכת ארוכים, הותקנו באדמה עם דשא דשא כדי לנתח מי נקבוביות באדמה וגטטיבית.

לאחר מכן הותקן סמפלר המים הנקבבוביות, ומים נשאבו מהליסימטר לאחר החלת כימיקלים על האדמה. לאחר מכן נותחו המים שנאספו, וריכוז הכימיקלים המיושמים תואם לעומק הקרקע ולתכולת הלחות.

התוצאות הראו כי הריכוז של קוטלי עשבים מונוסודיום מתיל ארנאט, או MSMA, היה הגבוה ביותר 2 ס"מ העליון של הקרקע.

הרגע צפיתם בהקדמה של JoVE לתכולת לחות הקרקע. עכשיו אתה צריך להבין איך למדוד במדויק את תכולת לחות הקרקע במעבדה. תודה שצפיתם!

Results

חשב את תכולת הלחות בקרקע עבור כל אחת מדגימות השכפול באמצעות המשוואה הבאה:

% תכולת לחות (MC) =

(יבש wt. בסיס)

חישובים לדוגמה:

M = 102 גרם

D = 90 גרם

∴ % MC =

MC = 13.3%

עם תוספת של 5 גרם מים, M חדש = 107 ו- D עדיין שווה 90

∴ % MC =

MC חדש = 18.9%
 

Applications and Summary

ידע על תכולת הלחות של אדמה על בסיס משקל יבש שימושי במספר דרכים. לדוגמה, אם הניסויים נערכים עם אדמה שיש לתקן עם ריכוז ידוע של דשן אמוניום (למשל 50 מיקרוגרם / גרם), אז התוכן לחות על בסיס משקל יבש חייב להיקבע. אם החישוב הושלם על בסיס משקל רטוב, כמות הדשן שיש להוסיף תהיה תלויה בתוכן הלחות (ולכן המשקל הלחות) של דגימת הקרקע. כמו כן, אם עציץ נחשבים, תוכן הלחות חייב להיות ידוע על מנת לוודא כי הקרקע אינה יבשה מדי (לא מספיק לחות לצמיחת הצמח) או רטוב מדי (waterlogged ו אנאירובי). במצב שדה, ידע על תכולת הלחות בקרקע יכול למנוע השקיה עודפת ושטיפה של חומרים מזינים בקרקע.

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter