Теория и формулы расчёта общих физических свойств почвы и водно-физических свойств почвы

Плотность почвы– это масса абсолютно сухой почвы в единице её объёма ненарушенного естественного сложения. Плотность почвы определяется формулой:

d_v = m_сух./V

где

d_v – плотность почвы, г/см³ или т/м³;

m_сух.– масса единицы абсолютно сухого вещества почвы, г или т;

V – объём ненарушенного естественного сложения почвы, в г/см³ или т/м³.

Плотность твёрдой фазы почвы– масса твёрдой фазы почвы (минеральные и органические твердофазные частицы) к её объёму, выраженная в г/см³ или т/м³:

d = m_сух./V_s

где

d – плотность твёрдой фазы почвы, г/см³ или т/м³;

m_сух.– масса единицы твёрдой фазы почвы, г или т;

V_s – объём твёрдой фазы почвы, г/см³ или т/м³.

Общая порозность почвы– это объём почвенных пор в почвенном образце по отношению к объёму всего образца, выраженная в % или см³/см³. Общая порозность определяется путём сопоставления плотности почвы и плотности её твёрдой фазы:

где

Р_общ. – общая порозность, %

d – плотность твёрдой фазы почвы, в г/см³ или т/м³;

d_v– плотность почвы, в г/см³ или т/м³.

Общая порозность включает в себя объём пор, занятых водой и воздухом. В связи с этим различают порозность аэрации и порозность, в которой поры заполнены водой.

Порозность, занятая водой, равна величине объёмной влажности (W_d). Влажность зависит от физических, водно-физических свойств почвы и климатических условий. В течение вегетационного периода всегда есть засушливые и относительно влажные промежутки времени. Поэтому в почве поровое пространство в большей или меньшей степени заполняется водой. На влажность почвы существенное влияние оказывает и размер пор. Крупные поры с большим диаметром в основном не задерживают, а пропускают воду, средние поры за счет капиллярных сил сохраняют основной запас влаги для растений, а тонкие поры удерживают недоступную для растений влагу. Поэтому многие авторы объёмную влажность при наименьшей влагоёмкости (когда все средние поры заполнены доступной для растений влагой), называют капиллярной порозностью. Величина порозности занятой водой может быть равной как объёмной полевой влажности, так и объёмной влажности в состоянии максимальной гигроскопической влаги, наименьшей влагоёмкости, полной влагоёмкости и др.

Порозность аэрации– разница между общей порозностью и объёмной влажностью почвы:

P_аэр. = P_общ. – W_d

где

Р_аэр. – порозность аэрации, %

P_общ. – общая порозность почвы, % или см³/см³;

W_d – объёмная влажность почвы, % или см³/см³.

Влажность почвы— процентный показатель количества воды, содержащейся в почве.Влажность почвы определяется по формуле:

где
m_вл. – вес влажной почвы, г;

m_сух – вес абсолютно сухой почвы (после сушки при температуре 105…110°С до постоянного веса), г;

Метод определения влажности – весовой, т.е. взвешивают навеску влажной, а затем абсолютно сухой почвы и по разнице веса определяют влажность почвы. Поэтому эту влажность часто называют весовой влажностью.

Влажность (весовая) почвы может быть равной величине:

W – полевой (влажность почвы в данный момент времени);

W_(ГВ) – гигроскопической влаги;

W_(МГ) – максимальной гигроскопической влаги;

W_(НВ) – наименьшей влагоёмкости;

W_(ПВ) – полной влагоёмкости;

W_(ВУЗ) – влажности устойчивого завядания растений;

W_(ВРК) –влажности разрыва капилляров.

В этом случае в формуле будут использоваться соответствующие показатели: m_нв(вес почвы при наименьшей влагоёмкости), m_мг (вес почвы при максимальной гигроскопичности) и др.

Для расчётов общих запасов влаги в почвы, для анализа физических и водно-физических свойств почвы используют не весовую, а объёмную влажность почвы.

Объёмная влажность почвы определяется в процентах от объёма почвы по формуле:

W_d = W · d_v

где

W_d – объёмная влажность почвы, %;

d_v – плотность почвы, г/см³ или т/м³;

W – весовая влажность почвы, %.

Объёмная влажность почвы может быть равной величине:

W_d – полевой (влажность почвы в данный момент времени);

W_d(ГВ) – гигроскопической влаги;

W_d(МГ) – максимальной гигроскопической влаги;

W_d(НВ) – наименьшей влагоёмкости;

W_d(ПВ) – полной влагоёмкости;

W_d(ВУЗ) – влажности устойчивого завядания растений;

W_d(ВРК) – влажности разрыва капилляров.