5.2.2. Визначення щільності будови ґрунтових агрегатів

Визначають щільність будови ґрунтових агрегатів із розсип­них зразків ґрунту, в яких збереглись повноцінні агрегати, у лабо­раторії методом ліостатичного зважування в інертних рідинах або методом парафінування.

Визначатимемо щільність будови ґрунту за допомогою мето­ду парафінування.

Хід виконання роботи

Структурний агрегат повітряно-сухого ґрунту за допомогою скальпеля або ножа доводять до грудочки овальної або кулястої форми для того, щоб парафінова плівка рівномірно покрила повер­хню грудки. Обв’язують грудку ниткою. Оброблену (препаровану) грудку ґрунту зважують на аналітичній вазі або ВЛТК-500. Після зважування грудку ґрунту на нитці декілька разів опускають у роз­топлений парафін, температура якого – 60–80^оС, для рівномірного покриття його тонкою плівкою. Коли при парафінуванні з’явля­ються пухирці повітря, то його необхідно вилучити шляхом надав­

лювання або проколювання і повторно покрити плівкою парафіну.

Запарафіновану грудку ґрунту зважують. У мірний циліндр наливають 50–60 см³ дистильованої води, опускають запарафіно­вану грудку ґрунту та визначають об’єм витісненої води. Щільність будови визначають за формулою:

,

де Щб – щільність будови ґрунтового агрегату, г/см³;

а₁ – вага грудки ґрунту, г;

а₃ – об’єм води, витісненої запарафінованою грудкою ґрунту, см³;

d – об’єм парафіну, см³,

К – коефіцієнт гігроскопічності.

Об’єм парафіну визначають за формулою:

,

де d – об’єм парафіну, см³;

а₂ – вага грудки з парафіном, г;

а₁ – вага грудки ґрунту, г;

D – питома вага парафіну (0,9 г/см³).

Результати визначення щільності будови ґрунту записують у таблицю 5.4.

Таблиця 5.4

Визначення щільності будови ґрунту

№ розрізу, глибина відбору зразків, см	Вага грудки ґрунту, г	Вага грудки з парафіном, г	Вага парафіну, г	Об’єм парафіну, см3	Об’єм води, ви­тісненої запара­фінованою груд­кою ґрунту, см3	Об’єм грудки ґрунту, см3	Щільність будови ґрунту г/см3
	а1	а2	а2 – а1	d	а3	а3 – d	Щб	Щб ∙ К

Обладнання та реактиви: аналітична вага, або ВЛТК-500, скальпель, парафін, мірний циліндр об’ємом 100 см³, електрична плитка або газова горілка, дистильована вода, ґрунт.

5.3. Визначення загальної шпаруватості та шпаруватості аерації ґрунту

Шпаруватість ґрунту є результатом нещільного прилягання частинок одна до одної, внаслідок чого між ними залишаються різної форми і величини проміжки, які називаються шпарами. Сумарний об’єм усіх шпар між частинками твердої фази ґрунту складає його шпаруватість.

Шпаруватість ґрунту залежить від гранулометричного складу, структурно-агрегатного стану, діяльності ґрунтової фауни (черв’я­ки, комахи, землериї тощо), вмісту органічних речовин. В окульту­рених ґрунтах величина загальної шпаруватості залежить від спо­собу оброблення ґрунту і ступеня окультуреності ґрунтів і характе­ризується добовою та сезонною амплітудою зміни показників.

Від загальної кількості шпар, їхніх розмірів і форм залежить як кількісне співвідношення твердої, рідкої і газової фаз ґрунту, так і умови переміщення ґрунтових розчинів, повітря, тепла, живих організмів та коріння рослин. Від загальної шпаруватості, а саме: від більшого або меншого доступу кисню і води у ґрунт, залежить інтенсивність процесів вивітрювання, розчинення, окиснення міне­ральних та органічних речовин.

Отже, шпаруватість визначає водні і теплові властивості, водно-повітряний, тепловий, окисно-відновний і поживний режими ґрунту. Шпаруватість впливає на родючість ґрунту, водний і тепло­вий баланс території і колообіг хімічних елементів у ландшафті. Шпаруватість виражають у відсотках до загального об’єму ґрунту. Визначається вона як експериментально, так і розрахунково.

Величина загальної шпаруватості знаходиться у функціональ­ній залежності від щільності твердої фази і щільності будови ґрунту. Розраховують величину загальної шпаруватості за відно­шенням щільності будови до щільності твердої фази. Це відношен­ня відповідає об’єму, який займають тверді частинки в одиниці об’єму ґрунту. Різниця між одиницею та об’ємом твердих частинок ґрунту становить величину загальної шпаруватості в одиниці об’єму ґрунту. Загальну шпаруватість розраховують за формулою:

,

де Рзаг.– загальна шпаруватість, %;

Щб – щільність будови, г/см³;

Щт.ф. – щільність твердої фази, г/см³.

За результатами визначення загальної шпаруватості та даними таблиці 5.5 виконують якісний аналіз шпаруватості ґрунту.

Таблиця 5.5

Оцінка шпаруватості ґрунтів (за Качинським М.)

Загальна шпаруватість у веге­таційний період для суглинкових і глинистих ґрунтів, %	Якісна оцінка шпаруватості
>70	Ґрунт розпушений – надмірно шпаруватий
65–55	Орний культурний шар – відмінна
55–50	Задовільна для орного шару
<50	Незадовільна для орного шару
40–25	Характерна для ущільнених ілювіальних горизонтів – надмірно низька

Показники загальної шпаруватості використовують для агро­екологічної оцінки ґрунтів і їхньої діагностики.

В ґрунті частина шпар зайнята повітрям, а частина водою. Об’єм шпар, зайнятий повітрям, називається повітрозабезпеченіс­тю, або шпаруватістю аерації. Для розрахунку шпаруватості аерації необхідно знати загальну шпаруватість, вологість і щіль­ність будови ґрунту. Помноживши величину вологості ґрунту у відсотках на щільність будови, отримаємо об’єм шпар, зайнятих водою в об’ємних відсотках. Різниця між величиною загальної шпаруватості та вологою в об’ємних відсотках становить величину шпаруватості аерації (Раер.).

Розраховується ця величина за формулою:

Раер. = Рзаг. – (W · Щб),

де Рзаг._. – загальна шпаруватість, %;

W – польова вологість ґрунту, %

Щб – щільність будови ґрунту, г/см³;

Відповідність визначених величин шпаруватості ґрунту опти­мальним їхнім показникам встановлюють за даними таблиці 5.6.

Таблиця 5.6

Орієнтовні значення шпаруватості, необхідної для забезпечення оптимальних фізичних умов ґрунту

Об’єкт	Загальна шпарува­тість, %	Шпару­ватість аерації, %	Шпару­ватість агрегатів > 1 мм	Шпа­ри <0,003 мм
Гумусові та орні горизонти суглинкових і глинистих ґрунтів	55–65	≥ 20	≥ 35	≤ 20
Безгумусні (підорні) горизонти тих же ґрунтів	40–50	≥ 10	–	≤ 10
Гумусові горизонти (орні шари) піщаних ґрунтів	45–55	≥ 30	–	–