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토양의 수분 함량 측정

Overview

출처: 이안 페퍼 박사와 찰스 게르바 박사의 연구소 - 애리조나 대학교
시연 저자: 브래들리 슈미츠

토양은 일반적으로 "토양 수분 함량"으로 표현 될 수있는 물의 유한 한양을 포함합니다. 이 습기는 토양 응집체(골간 모공 공간) 및 토양 골재(골재 공간) 내에 있는 공공 공간 내에존재한다(도 1). 일반적으로이 모공 공간은 공기 및 / 또는 물에 의해 점유된다. 모든 모공이 공기에 의해 점유되면 토양은 완전히 건조합니다. 모든 모공이 물로 채워지면 토양은 포화 상태라고 합니다.

Figure 1
그림 1. 토양의 모공 공간.

Principles

실외 자연 환경에서는 강우량이나 식물의 고의적인 관개를 통해 토양에 물이 추가됩니다. 두 경우 모두, 더 많은 모공이 공기의 비용으로 물로 채워짐에 따라 토양 수분이 증가합니다. 모든 모공이 물로 채워지면, 비가 오거나 관개가 멈출 때까지 연속 적인 토양 모공을 통해 여분의 물이 아래로 침출됩니다(그림 2). 침출은 모공 내의 물 필름이 중력의 힘에 대한 토양 콜로이드의 표면 장력에 의해 유지 될 때까지 계속됩니다. 이러한 상황은 토양 수분에 대하여 토양이 "필드 용량"에 있는 것으로 지칭된다. 현장 용량의 토양에는 토양 수분 필름으로 둘러싸인 공기로 부분적으로 채워진 모공이 있습니다. 일반적으로 현장 용량의 토양은 공기와 물을 모두 사용할 수 있기 때문에 식물 성장과 호기성 토양 미생물에 최적입니다. 대조적으로, 포화 토양은 혐기성 미생물을 자극하면서 식물을 죽이고 호기성 토양 미생물을 억제 할 수있는 물로 막힌 혐기성 조건을 생성합니다.

Figure 2
그림 2. 토양에서 침출 영양소.

비커와 같은 용기 내에서 습한 토양 샘플을 고려하십시오. 습한 토양의 무게는 건조한 토양 입자의 무게와 토양 내의 물의 무게로 구성됩니다. 토양에 더 많은 물이 추가되면 토양의 젖은 무게가 증가합니다. 시료 내의 토양 입자의 건조 중량은 건조 중량인 1중량, 즉고정된다. 대조적으로, 토양에 추가되는 물의 양에 따라 젖은 무게의 무한한 수가 있습니다. 이 때문에 토양을 실험할 때, 토양의 수분 함량은 일반적으로 건조 중량 기준으로 표현되며, 이는 건조 중량이 시간이 지남에 따라 일정하기 때문에, 습기나 습한 무게는 시간이 지남에 따라 변할 수 있다. 토양의 영양 분과 와 같은 실험의 결과를 표현할 때, 건식 중량 기준의 사용은 최종 결과의 표준화를 제공한다.

Procedure

  1. 알루미늄 접시의 무게.
  2. 알리쿼트는 각 알루미늄 요리에 약 50g의 습한 토양을 넣고 요리의 무게를 재량합니다. 따라서, 토양 샘플의 습한 무게는 지금 알려져 있다.
  3. 오븐에서 105 °C에서 하룻밤 토양을 건조.
  4. 오븐에서 접시를 꺼내식하십시오.
  5. 오븐 건조 토양과 접시를 재계량합니다. 이제 마른 토양의 무게가 알려져 있습니다.

토양에서 보유되는 물의 양은 생물학적 및 생태 학적 과정의 중요한 구성 요소이며 농업, 침식 방지, 홍수 제어 및 가뭄 예측과 같은 응용 분야에 사용됩니다.

토양은 일반적으로 토양 수분 함량으로 표현 될 수있는 물의 유한 금액을 포함합니다. 수분은 토양 응집물 사이의 모공 공간 내에 토양에 존재하며, 골간모공 공간이라고 하며, 토양의 모공 내에서는 인트라-골재모공 공간이라고 합니다. 모공 공간이 공기에 의해 완전히 점유되면 토양은 완전히 건조합니다. 모든 모공이 물로 채워지면 토양이 포화됩니다.

토양 내에 보관되는 물의 양 또는 토양 수분 함량의 측정은 토양 특성 및 그 안에 있는 식물 및 미생물의 종류를 이해하는 데 필수적입니다.

이 비디오는 토양 수분 함량의 기초를 소개하고 실험실에서 수분 함량을 결정하는 절차를 시연합니다.

실외 환경에서는 강우량을 통해 또는 식물의 관개시로 의도적으로 토양에 물이 추가됩니다. 토양의 모공이 공기를 희생시키면서 물로 채워지면서 토양 수분이 증가합니다. 모든 모공이 물로 채워지면 토양이포화됩니다. 표면의 토양이 포화되면, 여분의 물은 모공을 통해 아래로 흘러 깊은 토양으로 흘러 들어갑니다. 침출은 모든 모공 공간을 포화시킬 물이 충분하지 않을 때까지 계속됩니다. 이 시점에서 모공은 일부 공기와 수분의 박막을 포함합니다. 모공 내의 물 필름은 토양 콜로이드의 표면 장력에 의해 유지되므로 물이 침출을 중지합니다.

침출 이정지 후, 여분의 물이 토양에서 배수된 후, 토양은 현장 용량에 있는 것으로 설명된다. 현장 용량의 토양에는 부분적으로 공기로 채워진 모공이 있으며, 수분 필름으로 둘러싸여 있습니다. 토양은 공기와 물을 모두 사용할 수 있기 때문에 식물 성장과 호기성 토양 미생물에 최적입니다. 대조적으로, 모든 모공이 물로 채워진 포화 토양은 식물을 죽이고 호기성 토양 미생물을 억제 할 수있는 혐기성 환경을 조성할 것입니다.

습한 토양의 질량은 건조한 토양 입자의 질량과 토양 내의 물 덩어리로 구성됩니다. 토양 입자의 건조 질량은 고정되어 있는 반면, 습한 토양 내의 물의 양은 다를 수 있습니다. 따라서 수분 함량은 일관성을 보장하기 위해 총 질량 기준이 아닌 건조한 기준으로 계산됩니다. 토양의 수분 함량은 토양에서 건조한 토양에 보유된 물 덩어리의 비율로 설명된다. 물의 질량은 토양건조 전후의 차이에 의해 결정된다.

다음 실험은 이러한 원리를 사용하여 실험실에서 토양 수분 함량을 측정하는 방법을 보여줍니다.

시작하려면 토양 샘플을 수집하고 실험실로 옮긴다. 토양의 샘플은 토양 오거, 또는 흙을 사용하여 현장에서 수집 할 수 있습니다. 토양 오거를 사용하면 토양을 특정 깊이로 샘플링할 수 있습니다. 실험실로 옮기. 두 개의 알루미늄 요리의 무게를 측정하고 각 요리의 무게를 정확하게 기록합니다. 각 알루미늄 접시에 습한 토양의 약 20 g알리쿼트, 다음 접시를 재측정. 전체 접시에서 빈 접시의 무게를 빼서 촉촉한 토양 무게를 얻습니다.

다음으로, 105 °C로 설정된 오븐에서 하룻밤 동안 토양을 건조시십시오. 다음 날, 집게를 사용하여 오븐에서 토양 샘플을 조심스럽게 제거합니다. 토양 샘플을 벤치 탑에 놓고 식힙니다. 마른 토양 샘플이 시원할 때, 그(것)들을 재질하고 총 무게를 기록합니다. 알루미늄 접시의 무게를 빼고 건조한 토양 무게를 기록합니다.

건조한 토양의 무게를 습한 토양의 무게에서 빼고 건조 토양의 무게로 나누어 토양의 수분 함량을 계산합니다.

측정은 간단하지만 토양 특성을 더 잘 이해하기 위해서는 토양 수분 함량을 결정하는 것이 중요합니다.

토양 수분 함량은 특히 비료와 농약을 포함할 수 있는 토양 유출을 고려할 때 환경 문제에 큰 영향을 줍니다. 이 예에서, 토양 유출은 습한 토양에서 화합물의 보존을 결정하기 위해 시뮬레이션 된 강우 연구를 사용하여 분석되었다.

우레아를 함유한 토양은 토양 상자에 포장되어 강우 시뮬레이터로 조립되었습니다. 토양 유출을 수집하고 유출수내의 우레아 농도가 계산되었다. 토양 유출의 우레아 양은 수분 함량이 높은 토양에 대해 더 높았으며, 이는 우레아가 습한 토양보다 건조한 토양에서 더 잘 흡수된다는 것을 나타냅니다.

토양에서 화학 물질의 운명은 또한 이 예에서 와 같이, 리시미터를 사용하여 직접 모공 물 샘플링에 의해 분석될 수 있다. 이 실험에서는, lysimeter, 또는 긴 금속 튜브는 식물성 토양에서 모공 수를 분석하기 위하여 잔디 잔디와 토양에 설치되었습니다.

그런 다음 모공 물 샘플러를 설치하고 토양에 화학 물질을 적용 한 후 lysimeter에서 물을 펌핑했습니다. 이어서 수집된 물을 분석하고, 적용된 화학물질의 농도는 토양 수분 함량과 상관관계가 있다.

그 결과 제초제 모노나트륨 메틸 아상원(MSMA)의 농도가 상위 2cm 토양에서 가장 높았다는 것을 입증했습니다.

당신은 토양 수분 함량에 대한 JoVE의 소개를 보았습니다. 이제 실험실에서 토양 수분 함량을 정확하게 측정하는 방법을 이해해야 합니다. 시청해 주셔서 감사합니다!

Results

다음 방정식을 사용하여 복제 샘플 각각에 대한 토양 수분 함량을 계산합니다.

% 수분 함량 (MC) =

(드라이 wt. 기초)

예제 계산:

M = 102 g

D = 90 g

∴ % MC =

MC = 13.3%

5 g의 물을 추가하면 새로운 M = 107 및 D는 여전히 90과 같습니다.

∴ % MC =

신규 MC = 18.9%
 

Applications and Summary

토양의 수분 함량에 대한 지식은 건조 중량 기준으로 여러 가지 방법으로 유용합니다. 예를 들어, 암모늄 비료의 알려진 농도(예: 50 μg/g)로 개정되어야 하는 토양으로 실험을 실시하는 경우, 건조 중량 기준으로 수분 함량을 결정해야 한다. 계산이 젖은 중량 기준으로 완료된 경우, 첨가할 비료의 양은 토양 시료의 수분 함량(따라서 촉촉한 중량)에 따라 달라집니다. 마찬가지로, 화분에 심은 식물을 고려하는 경우, 토양이 너무 건조하지 않도록하기 위해 수분 함량을 알려야합니다 (식물 성장을위한 충분한 수분) 또는 너무 젖은 (물과 혐기성). 현장 상황에서, 토양 수분 함량에 대한 지식은 토양 영양소의 과도한 관개 및 침출을 방지 할 수 있습니다.

Transcript

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