О.  Г  Растворова
 ФИЗИКА.
 ПОЧВ
 ПРАКТИЧЕСКОЕ
 РУКОВОДСТВО
 4*4*  •  •
 Г.:::
 ♦  •
 ♦  ♦  ♦  •  •
 ф  •  •
 •
 Ф  •  •
 (►4^‘
Ф  •  *
<  Ф  •  •
Ф  •  *
Ф  •  •
Ф  •  *
 4  к  Ж  А  • 	%
 f  ♦*
 <Н*Ф
 ♦
 Ф
 ф
 <иФф
«►♦ф
<  ^  ♦
 4й**
♦  ♦  •
♦Ф  •
 ♦  ♦  •
 ♦  ♦  •
 ♦  *  •
 ♦  ♦  •
♦♦  •
♦♦  ♦
 ♦ 	ф  ♦
♦♦  *
 ♦ 	♦  •
 ♦
 ♦♦  •

ЛЕНИНГРАДСКИЙ  ОРДЕНА  ЛЕНИНА
И  ОРДЕНА  ТРУДОВОГО  КРАСНОГО  ЗНАМЕНИ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ  имени  А.  А.  ЖДАНОВА
 О. 	Г.  РАСТВОРОВА
 ФИЗИКА  ПОЧВ
 (Практическое  руководство)
 Ленинград
 Издательство  Ленинградского  университета
1983

Печатается  по  постановлению^
Редакционно-издательского  совета
Ленинградского  университета
 УДК  631.42
 Растворова  О.  Г.  Физика  почв  (Практическое  руководство).
Л.:  Изд-во  Ленингр.  ун-та,  1983.  —  196  с.
 В  учебном  пособии  описываются  методы  и  приборы,  наиболее
широко  применяемые  при  полевом  и  лабораторном  изучении  физи¬
ческих  свойств  почв  и  их  физического  режима  (удельная  поверх¬
ность,  механический  состав,  структура,  плотность,  влажность,  вод¬
ные  свойства,  энергетическое  состояние  влаги,  температура  к
тепловые  свойства  и  др.).  Приводятся  краткие  сведения  о  физиче¬
ских  свойствах  почвы  и  их  агропроизводственном,  экологическом  и
почвенно-диагностическом  значении.
 Для  студентов  почвенных  отделений  университетов,  сельскохо¬
зяйственных  и  педагогических  вузов.  Может  быть  полезно  также
специалистам-почвоведам,  лесоведам,  агрометеорологам,  экологам.
Библиогр.  24  назв.  Ил.  59.  Табл.  10-1-9  (Прнл.).
 Рецензенты:  докт.  с.-х.  наук  Б.  Н.  Мичурин  (Агрофизиче¬
ский  ин-т),  кафедра  общего  земледелия  ЛСХИ  (зав.  каф.  доц.
А.  В.  Королев).
 ИБ  К®  1590
 /
 Ольга  Григорьевна  Растворова
Физика  почв
 Редактор  И.  П.  Дубровская
Художественный  редактор  О.  Н.  Советникова
Технический  редактор  А.  В.  Борщева
 Корректоры  С.  К.  Школьникова,  С.  С.  Кокина
 Сдано  в  набор  29.08.83.  Подписано  в  печать  02.12.83. 	М-19383.  Формат  60x90*/м.
 Бумага  тип.  №  2.  Гарнитура  литературная.  Печать  высокая.  Уел.  печ.  л.  12,0.
Уел.  кр.-отт.  12,25.  Уч.-изд.  л.  12,68.  Тираж  3316  экз.  Заказ  №  330.  Цена  40  коп.
Издательство  ЛГУ  имени  А.  А.  Жданова.  199164,  Ленинград,  Университетская  наб.,  7/9.
 Типография  Иэд-ва  ЛГУ  им.  А.  А.  Жданова.  199164,  Ленинград,  Университетская  наб..  7/9.
 Р
 3802020000—200
076(02)—83
 КБ-24—21-83
 Издательство
Ленинградского
^  университета
1983  г.

ВВЕДЕНИЕ
 Значение  физических  свойств  и*  режимов  почвы  для-ее  пло¬
дородия  огромно.  Оптимальные  физические  условия  в  сочета¬
нии  с  достаточным  количеством  элементов  питания  обеспечи¬
вают  максимальную  продуктивность  растений,  максимальные
урожаи  сельскохозяйственных  культур.  Наличие  же  неблаго¬
приятных  физических  факторов  (засуха,  почвенная  корка,  не¬
достаточные  аэрация  или  теплообеспеченность  и  т.  п.)  лимити¬
рует  урожай  порою  жестче,  чем  недостаток  тех  или  иных  эле-
ментов-питания  растений.
 Между  тем  контроль  за  физическим  состоянием  почвы  пока
еще  не  налажен  в  должных  масштабах,  во  всяком  случае  он
отстает  от  контроля  за  агрохимическим  состоянием,  осущест¬
вляемого  в  нашей  стране  специальной  службой.  Причинами  та¬
кого  отставания  являются,  с  одной  стороны,  большая  сложность
измерения  (а  иногда  и  интерпретации)  физических  показате¬
лей  почвы  по  сравнению  с  агрохимическими,  с  другой  стороны,
встречающаяся  еще  порой  недооценка  физики  почв,  ошибоч¬
ный  взгляд  на  этот  раздел  как  на  слабо  связанный  с  другими
разделами  почвоведения.
 Однако  «физическое»  существует  в  почве  не  изолированно
от  всего  многообразия  свойств  и  явлений.  Физические  особен¬
ности  конкретной  почвы  обусловлены  ее  вещественным  соста¬
вом  и  генезисом  и  со  своей  стороны  влияют  на  почвообразова¬
тельный  процесс.  «Заданная»  литологическими  и  биоклимати-
ческими  условиями  дисперсность  твердой  фазы  почвы  опреде¬
ляет  уровень  поверхностной  энергии,  а  следовательно,  сорб¬
ционные  свойства  почвы,  ее  способность  к  агрегации.  В  ре¬
зультате  биогенных,  климатогенных  и  антропогенных  воздей¬
ствий  эта  способность  реализуется,  определяя  то  или  иное
структурное  состояние,  плотность  сложения,  характер  порового
пространства,  а  тем  самым  проницаемость  и  емкость  почвы  по
отношению  к  влаге,  воздуху,  теплу.  Все  это  формирует  физиче¬
ский  режим  почвы,  который,  в  свою  очередь,  определяет  уело-
вия  жизни  связанных  с  почвой  организмов  (в  том  числе  куль¬
турных  растений)  и  характер  почвообразовательного  процесса.
 Чтобы  разобраться  во  всех  этих  сложных  и  опосредованных
взаимосвязях,  почвовед  должен  уметь  количественно  определять
физические  параметры  почвы,  оценить  полученные  результаты
 Назначение  настоящего  пособия  —  ознакомить  с  методами
изучения  главнейших  физических  показателей  почв  в  поле  и  в
 3

лаборатории.  Здесь  рассматриваются  наиболее  широко  приме¬
няемые  и  по  возможности  самые  простые  методы.  Описаны  их
принципы,  ход  определения  каждого  показателя.  Опыт  много¬
летнего  преподавания  физики  почв  в  Ленинградском  универси¬
тете  позволил  учесть  основные  ошибки,  допускаемые  студента¬
ми,  неясности,  возникающие  у  них  при  пользовании  рассчитан¬
ными  на  более  опытных  аналитиков  методическими  руковод¬
ствами.  Поэтому  заметное  внимание  в  книге  уделено  описанию
на  первый  взгляд  малозначительных  деталей  анализа,  записям
результатов  и  т.  п.
 В  основу  пособия  положены  составленные  автором  за  пе¬
риод  с  1960  г.  по  настоящее  время  методические  проработки,
которые  в  рукописном  виде  использовались  в  учебном  процессе
на  почвенном  отделении  ЛГУ  (лабораторный  практикум  и  лет¬
няя  практика  по  физике  почв,  спецкурс  «Энергетика  почвенной
влаги»  и  др.).  Материал  для  этих  проработок  отчасти  заимство¬
ван  из  учебно-методических  пособий  и  монографий  [Качинский,
1958,  1965,  1970;  Роде,  1965,  1968,  1969;  Агрофизические  мето¬
ды  исследования  почв,  1966;  Судницын,  1966,  1979;  Глобус,
1969;  Методическое  руководство  по  изучению  почвенной  струк¬
туры,  1969;  Емельянов,  1970;  Вадюнина,  Корчагина,  1973;  Ми¬
чурин,  1975;  Чудновский,  1976;  Муромцев,  1979,  1981;  Воронин,
1980,  1981;  Жигунов,  Растворова,  Зуев,  1980].  Использованы
также  методические  работы,  не  вошедшие  в  сводки  и  известные
автору  по  журнальным  публикациям  [Соловьев,  1961,  Репнев-
ская,  1969;  Самиляк,  1977  и  др.]  и  личным  сообщениям.
 Впервые  в  учебной  почвенной  литературе  описаны  некото¬
рые  методы  (варианты  вегетационного  метода  определения
влажности  завядания,  лабораторные  методы  изучения  водных
свойств)  и  приборы  (почвенные  электровлагомеры,  транзистор¬
ный  электротермометр,  микропенетрометр  и  др.).
 Каждому  разделу  в  книге  предпослана  краткая  теоретиче¬
ская  часть,  а  в  конце  большинства  разделов  и  в  приложении
сопоставляются  физические  показатели  различных  почв.  Это
позволяет  использовать  книгу  в  какой-то  мере  и  как  пособие
по  теоретическому  курсу  физики  почв.
 «Руководство»  не  охватывает  всех  разделов  физики  почв,
тем  не  менее  автор  надеется,  что  оно  поможет  усвоению  этого
курса  студентами  и,  возможно,  окажет  помощь  молодым  спе¬
циалистам—  выпускникам  университетов  и  других  вузов  при
их  самостоятельной  работе,  связанной  с  изучением  физических
свойств  почв.
 Автор  благодарит  рецензентов  —  доктора  сельскохозяйствен¬
ных  наук  Б.  Н.  Мичурина  и  заведующего  кафедрой  земледелия
Ленинградского  сельскохозяйственного  института  кандидата
сельскохозяйственных  наук  А.  В.  Королева  за  ценные  замеча¬
ния,  а  также  кандидатов  биологических  наук  В.  С.  Зуева  и
А.  А.  Семенова  за  помощь  при  написании  отдельных  разделов.
 4

Глава  1
 ДИСПЕРСНОСТЬ  ПОЧВЫ
 Дисперсность  почвы,  или  степень  измельчения  твердого  ве¬
щества  почвы,  оказывает  влияние  на  все  ее  свойства.  Будучи
взаимосвязана  с  минералогическим  составом,  она  косвенно  ха¬
рактеризует  валовой  химический  состав  почвы,  в  частности  об¬
щие  запасы  элементов  питания.  Дисперсностью  определяется  пло¬
щадь  контакта  твердой  фазы  почвы  с  заполняющими  ее  поры
жидкой  и  газообразной  фазами  и  с  живым  веществом.  Чем
сильнее  раздроблена  твердая  фаза  почвы,  тем  заметнее  прояв¬
ляются  в  ней  процессы  сорбции  влаги,  молекул  и  ионов  почвен¬
ного  раствора,  тем  прочнее  закрепляется  органическое  веще¬
ство.
 От  дисперсности  почвы,  от  размеров  ее  частиц  зависят  раз¬
меры  и  форма  пор  между  ними,  а  характер  порового  простран¬
ства,  в  свою  очередь,  влияет  на  водные,  воздушные  и  тепловые
свойства  и  режим  почвы.
 Поскольку  все  перечисленные  моменты  чрезвычайно  важны
в  агропроизводственном,  экологическом  и  педогенетическом  от¬
ношениях,  дисперсность  является  важной  паспортной  характе¬
ристикой  почвы,  и  методы  изучения  дисперсности  необходимо
знать  почвоведам  всех  специализаций.  Дисперсное  состояние
почвы  можно  оценить  следующими  показателями:  1)  удельная
поверхность,  2)  механический  (гранулометрический)  состав,
3)  агрегатное  («структурное»)  состояние.
 1.1. 	УДЕЛЬНАЯ  ПОВЕРХНОСТЬ  ПОЧВЫ
 Удельная  поверхность  почвы  (So)  представляет  собой  сум¬
марную  поверхность  всех  частиц  почвы,  отнесенную  к  1  г  или
1  см3.  Выражается  в  квадратных  метрах  на  1  г  или  1  см3  почвы.
 Выделяют  общую  (S0),  внешнюю  (So  )  и  внутреннюю  (So)
поверхности.  Внешняя  поверхность  (так  называемая  «кинети¬
 5

ческая»)  определяется  дисперсностью  твердых  частиц  почвы,
внутренняя  —  особенностями  строения  частиц  (наличием  тупи¬
ковых  микротрещин  и  пор  внутри  частиц).  Высокую  So  имеют
почвы,  богатые  монтмориллонитом  и  другими  минералами  с
подвижной  структурой.
 Общая  удельная  поверхность  представляет  собой  сумму
внешней  и  внутренней  удельных  поверхностей.
 Величины  Sо  колеблются  в  пределах  от  нескольких  единиц
(грубые  пески)  до  нескольких  сотен  (тяжелые  глины,  органо¬
генные  горизонты  почв)  квадратных  метров  на  1  г  или  на  1  см3
почвы.
 1.1.1  АДСОРБЦИОННО-СТАТИЧЕСКИЕ  МЕТОДЫ
 Наиболее  простые  и  достаточно  точные  методы  определения
удельной  поверхности  основаны  на  зависимости  между  S0  и  ко¬
личеством  водяного  пара,  которое  может  быть  адсорбировано
 почвой  из  воздуха.  Эти  ме¬
тоды  применимы  для  почв
любой  степени  дисперсно¬
сти.  Количество  влаги,  по¬
глощенной  почвенным  об¬
разцом  из  воздуха,  зависит
от  относительной  влажности
последнего  Р/Р0,  где  Р  —
давление  водяного  пара  в
опыте  и  Ро  —  давление  водя¬
ного  пара,  насыщающего
пространство  при  данной
температуре.  Эта  зависи¬
мость  выражается  кривой  -
изотермой  сорбции  (рис.  1).
Кривые  разных  почв  разли¬
чаются,  но  во  всех  случаях
по  мере  нарастания  влаж¬
ности  воздуха  количество
поглощенной  почвой  воды
возрастает  сначала  доволь¬
но  быстро,  затем,  по  мере
насыщения  адсорбционных
сил  почвы,  медленнее,  и,  на¬
конец,  по  достижении  значе¬
ний  Р/Ро«0,6—0,8  кривая  снова  более  круто  поднимается  вверх
(что  особенно  хорошо  заметно  в  почвах  тяжелого  механического
состава).  Этот  ее  отрезок  характеризует  явление  так  называемой
капиллярной  конденсации  влаги.  Последующий  анализ  изотер¬
мы  сорбции  водяного  пара  (см.  рис.  2)  позволяет  выделить  на
оси  ординат  точку,  отвечающую  такому  значению  влажности
 Рис.  1.  Изотермы  сорбции  водяного
пара  различными  почвами.
 /  —  гор.А  типичного  суглинистого  черно¬
зема  на  лёссе;  2  —  лёсс,  3  —гор.  А,  серой
лесной  песчаной  почвы;  4  —  гор  С  той  же
почвы

почвы  wm,  при  котором  почвенные  частицы  покрыты  мономоле-
кулярным  слоем  воды.
 Зная  массу  влаги  в  почве  при  wm,  а  также  мольную  массу
водо\  количество  молекул  в  1  моле  и  площадь,  занимаемую
одной  молекулой  воды  («молекулярную  площадку»  воды),  мож¬
но  найти  площадь  мономолекулярного  слоя  сорбированной  воды
(а  следовательно,  и  поверхность  сорбента,  т.  е.  почвы)  по  фор¬
муле:
 So  =  «V
 w0N
 М
 10,8-10'20.X  6,02-Юга
18
 где  So  —  удельная  поверхность  почвы,  м2/г;  wm  —  влажность
монослоя,  %  от  массы  почвы;  w0—«молекулярная  площадка»
воды,  м2;  N  —  число  Авогадро;  М  —  мольная  масса  воды,  г.
 Таким  образрм,  суть  адсорбционно-статических  методов
определения  удельной  поверхности  почвы  сводится  к  расчету  S}
но  влажности  мономолекулярного  слоя  wm.  Ниже  описаны  два
варианта  определения  So:  с  упрощенным  (1)  и  более  строгим
(2)  изхмерением  влажности  монослоя.
 1, 	Определение  общей  удельной  поверхности  почвы  по  рав¬
новесной  влажности  почвы  над  насыщенным  раствором  уксус¬
нокислого  калия.  Этот  вариант  адсорбционного  метода,  извест¬
ный  в  почвоведении  под  названием  метода  Кутилека,  позволяет
оперативно  и  с  удовлетворительной  точностью  измерять  S0  при
массовых  исследованиях.  В  основе  метода  лежит  допущение,
что  мономолекулярный  слой  воды  сорбируется  почвенными  ча¬
стицами  при  относительной  влажности  воздуха  20%.  Такая
влажность  создается  над  насыщенным  раствором  £н3СООК
или  чад  58%-ным  раствором  серной  кислоты.
 Ход  определения.
 1. 	Приготовляют  насыщенный  раствор  уксуснокислого  ка¬
лия.  В  эксикатор  наливают  дистиллированную  воду  слоем  око¬
ло  3  см  и  порциями  высыпают  кристаллический  ацетат  калия
(не  менее  500  г  ацетата  на  каждые  100  мл  воды),  тщательно
перемешивая  содержимое  эксикатора  после  добавления  каждой
порции.  Соль  добавляют  в  таком*  количестве,  чтобы  на  дне  эк¬
сикатора,  под  слоем  жидкости,  образовался  нерастворяющийся
осадок  толщиной  около  1  см.
 Затем  проверяют,  не  попали  ли  брызги  соли  на  стенки  экси¬
катора  (если  надо,  протирают  их),  устанавливают  фарфоровую
решетку,  смазывают  шлифы  эксикатора  вазелином  или  спе¬
циальной  замазкой  и  закрывают  его.
 2. 	На  аналитических  весах  отвешивают  во  взвешенные  бюк,-
сы  по  2—5  г  почвы,  пропущенной  сквозь  сито  в  1  мм.
 Выдерживают  навески  в  открытых  бюксах  в  термостате  при
105°С  до  постоянной  массы;  первая  сушка  должна  быть  не  ме¬
нее  2  ч.
 4. 	Помещают  абсолютно  сухие  навески  в  открытых  бюксах
 7

в  эксикатор  с  СНзСООК.  Эксикатор  ставят  в  темное  место  и
изолируют  от  резких  колебаний  температуры.
 5. 	Периодически,  раз  в  несколько  дней,  взвешивают  бюксы,
при  каждом  взвешивании  обязательно  записывают  дату.  Про¬
бы  выдерживают  в  эксикаторе  до  тех  пор,  пока  не  прекратится
увеличение  массы  образца,  точнее,  пока  колебания  массы  не
станут  меньше  ±0,0005  г.
 6. 	Рассчитывают  wm  и  S<>:
 где  а  •—«постоянная»  масса  бюкса  с  почвой  над  СН3СОСЖ;
б  —  масса  бюкса  с  абсолютно  сухой  почвой;  в  —  масса  бюкса;
 <$о  =  ®«'36,14.
 Пр  имечания: 	1.  Равновесная  влажность  почвы  устанав¬
 ливается  быстрее,  если  пользоваться  вакуум-эксикатором  и  от¬
качивать  воздух  до  давления  100—150  мм  рт.  ст.  (13—20  кПа).
2.  Влажность,  равновесную  для  Р/Ро=0,2,  определяют  не  толь¬
ко  для  абсолютно  сухих  образцов  в  процессе  сорбции  ими  вла¬
ги,  но  и  для  предварительно  смоченных  водой,  т.  е.  в  процессе
десорбции  влаги.  Масса  образцов  по  мере  приближения  к  рав¬
новесной  влажности  в  этом  случае  будет,  естественно,  умень¬
шаться,  а  не  нарастать.  После  установления  равновесной  влаж¬
ности  образцы  просушивают  в  термостате  при  105°.
 2. 	Определение  общей  удельной  поверхности  по  изотерме
сорбции  водяного  пара  (метод  БЭТ1).  Этот  метод  используют
для  более  строгого  измерения  So.  Величину  влажности,  отве¬
чающую  мономолекулярному  слою  воды,  находят,  анализируя
кривую  зависимости  между  относительной  влажностью  воздуха
(Р/Ро)  и  количеством  воды,  сорбированной  образцом  почвы  (см.
рис.  1).  Поэтому  каждый  образец  последовательно  выдержи¬
вают  в  эксикаторах  с  разными  значениями  влажности  воздуха
в  пределах  от  0,05  до  0,5.  Для  этого  используют  насыщенные
растворы  разных  солей  (см.  тарл.  10  в  гл.  5).
 Ход  определения  S0  по  методу  БЭТ  в  общем  аналогичен
описанному  выше,  но  имеет  ряд  особенностей,  связанных  с  ис¬
пользованием  более  высоких  значений  Р/Ро,  чем  в  методе  Ку-
тилека.  Во-первых,  требуется  более  строгая  изотермичность,  по¬
этому  эксикаторы  с  образцами  необходимо  помещать  в  термо¬
статированные  камеры.  Во-вторых,  при  больших  Р/Ро  сильнее
проявляется  неоднородность  сорбирующей  поверхности,  что  ска¬
зывается  на  воспроизводимости  результатов.  Доказано,  что
меньший  разброс  экспериментальных  точек  наблюдается  в  слу¬
чае  десорбции  влаги,  по  сравнению  с  адсорбцией.  Поэтому  ре¬
 1  По  первым  буквам  фамилий  его  авторов:  Брунауэр,  Эммет,  Теллер.
 8-

комендуется  работать  с  предварительно  увлажненными  образ-
иами,  каждый  из  которых  последовательно  выдерживают  до
постоянной  массы  в  серии  эксикаторов,  начиная  от  большего
значения  Р/Ро  и  кончая  минимальным  Лишь  после  того,  как
}становится  равновесная  влажность  в  последнем  из  эксикато¬
ров,  образец  высушивают  при  105  °С,  находят  массу  абсолютно
сухой  почвы  и  рассчитывают  равновесные  влажности  почвы  для
каждой  ступени  Р/Ро-
 Предварительная  подготовка  состоит  в  то#!,  что  образцы  в
стеклянных  бюксах  увлажняют  приблизительно  до  наименьшей
влагоемкости  и  оставляют,  закрыв  бюксы,  на  неделю.  Затем  их
раскрывают  и  помещают  в  первый  из  эксикаторов.  При  необхо¬
димости  получить  кривые  адсорбции  образцы  обезвоживают  не
в  термостате,  а  при  комнатной  температуре  над  фосфорным
ангидридом.
 Расчет  S0  проводят  по  формуле  БЭТ:
 Р  _ 	1 	.С-1  Р
 w  (Р0  —  Р)  wm  С  *  wm  C  Pq'
 где  до—общее  количество  адсорбированного  вещества  (воды),
г/г;  wm  —  количество  воды,  отвечающее  ее  мономолекулярно-
му  слою,  г/г;  Р  —  давление  водяного  пара  в  опыте,  кПа;
Р0  —  давление  водяного  пара,  насы¬
щающее  пространство  при  данной
температуре,  кПа;  С  —  константа,
характеризующая  среднюю  теплоту
адсорбции  монослоя.
 Уравнение  решается  графически
(рис.  2)  по  двум-пятц  эксперимен¬
тально  найденным  значениям  влаж¬
ности  почвы,  соответствующим  раз¬
личным  величинам  Р/Р0  (например,
 0,11;  0,22  и  0,47).  Известно,  что  на¬
сыщающее  давление  водяного  пара
 (Ро)  есть  функция  ОТ  температуры  Рис.  2.  Линейное  изображение
и  при  20  °С  составляет  2,332  кПа  изотеРмы  сорбции  _в  коорди-
(17,5  мм  рт.  ст.).1  По  Ро  и  Р/Р0  на¬
ходят  значения  Р,  а  затем,  исполь¬
зуя  измеренные  величины  влажности  почвы  до,  равновесные
разным  значениям  Р/Ро,  рассчитывают  значения  выражения
Р/до(Р0—Р),  которые  и  откладывают  по  вертикальной  оси.
По  горизонтальной  оси  откладывают  значения  относительной
влажности  воздуха  Р/Ро.  Соединяют  получившиеся  точки  пря¬
мой  линией.  Чем  больше  получено  точек,  тем  с  большей  точ¬
ностью  будет  проведена  прямая.  Отсеченный  на  оси  ординат
в  точке  М  отрезок  даст  величину  1/дотС  в  уравнении  БЭТ.  На
 1  См.,  например:  Г.  С.  Ландсберг.  Элементарный  учебник  физики,  т.  I
(М.,  1972,  656  с.),  табл.  17.
 натах  БЭТ.
 Пояснение  в  тексте.
 9

рис*  2  он  равен  1,3.  Тангенс  угла  наклона  или  отношение
АВ:  МВ  даст  значение  С—1  lwmC.  На  рис.  2  оно  равно
(7,5—1,3):  0,47=13,2.  Остается  решить  два  уравнения  с  двумя
неизвестными:
 ггс='А  ЬНс-"-5Гс='3а
 vm  ^ 	wm
 значит,  (С—1)-1,3=13,2  и  С=9,2.  Отсюда
 I
 и 	wm-9,2
 1
 1,3
 wm  =
 т  ~  1.3-9.2
 =  0,0836  г/г,  или  8.36%.
 Подставляя  значение  wm  в  формулу  для  расчета  S0,  полу¬
чаем:  So=8,36*36,14^300  м2.
 1.1.2. 	РАСЧЕТНЫЙ  (ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ)  МЕТОД
 Удельную  поверхность  систем,  сложенных  из  частиц  простей¬
шей  формы  (шар,  кубик,  пластина,  нить),  можно  рассчитывать
по  линейным  размерам  этих  частиц.
 Так,  удельную  поверхность  системы,  сложенной  из  шариков
одного  размера,  рассчитывают  следующим  образом.  Объем
 4 	4
 одного  шарика  Уш=-д-пг®,  его  масса  m*=dVm=d  уяг3.  Число
 I  3
 таких  шариков  в  1  г  их  массы  N=  —  = 	■  Поверхность
 1  шарика  Sm=4jxr2.  Суммарная  поверхность  всех.шариков
в  1  г  их  массы
 р 	».f. 	3*4   3
 0«  =  ЛОи1  =  4rfjcri  dr  ■
 Таким  образом,  удельная  поверхность  обратно  пропорцио¬
нальна  радиусу  шариков  г  и  их  плотности  d.  При  г=10_6  см
и  а!=3  г/см3  удельная  поверхность  составит  100  м2/г.
 Поскольку  почва  состоит  из  частиц  разных  размеров,  обра¬
зец  посредством  механического  анализа  (см.  ниже)  разделяют
па  фракции  (1—0,25;  0,25—0,05;  0,05—0,01; 	0,01—0,005;
 0,005—0,001  и  <0,001  мм),  определяя  процентное  содержание
каждой  фракции.  Находят  для  каждой  фракции  средние  диа¬
метры  частиц,  принимаемых  условно  шарообразными.  (Напри¬
мер,  для  фракции  0,25—0,05  мм  средний  диаметр  составит
0,15  мм.)  На  основании  этих  данных  рассчитывают  количество
частиц  в  пробе  N  и  поверхность  одного  шарика  Sm.  Умножая
5Ш  на  N,  получают  поверхность,  приходящуюся  на  определен¬
ную  массу  частиц  данной  фракции.
 Пример.  Для  фракции  0,25—0,05  мм  при  массе  ее  2,5  г,
среднем  диаметре  0,15  мм  (и  радиусе  0,075  мм),  плотности
2,7  г/см3  число  частиц  в  навеске  будет

N  = 	-r-^—=524.
 2,7.1.3,14.0,753
 3
 Поверхность  шара  с  г=0,075  мм  составит  округленно  0,07  см2.
So  для  фракции  0,25—0,05  мм  будет  равна  0,07*524:2,5=
=  14,8  см2/г.  Так  же  рассчитывают  поверхность  других  фрак¬
ций.  Удельная  поверхность  всей  почвы  составит  соответственно
 *4-  bS%  -К  cS$  +  ...  4"  х
Ооаш  — 	щ 	,
 где  St,  S2,  S3...  S*  —  удельная  поверхность  отдельных  фрак¬
ций;  а,  Ь,  с...  п  —  их  процентное  содержание.
 Обычно  самая  мелкая  из  фракций  в  механическом  анализе
почв  —  илистая  фракция,  в  которую  входят  все  частицы  мельче
0,001  мм,  в  том  числе  и  коллоидные.  Именно  эта,  самая  тонкая
в  анализе  фракция  вносит  самый  большой  вклад  в  общую
удельную  поверхность.  А  между  тем  расчет  So  для  этой  фрак¬
ции  выполняется  с  наименьшей  точностью,  так  как  средний  раз¬
мер  фракции  (и  вообще  любой,  последней  в  анализе)  опреде¬
лить  нельзя,  можно  лишь  условно  выбрать  его.
 Поэтов^  геометрический  метод  можно  применять  только  для
почв  с  ничтожным  содержанием  илистой  фракции  —  грубых
песков.  Есть  и  вторая  причина,  почему  этот  метод  применим
лишь  для  песчаных  почв:  их  частицы  гладкие,  лишены  внутрен¬
ней  поверхности,  а  форма  их  в  наименьшей  степени  отличается
от  шарообразной.
 1.2 	МЕХАНИЧЕСКИЙ  СОСТАВ  ПОЧВЫ
 Под  механическим  (гранулометрическим)  составом  почвы
понимают  относительное  содержание  в  ней  частиц  (механиче¬
ских  элементов)  различного  размера.  Механический  элемент
представляет  собой  обособленную  минеральную,  органомине:
ральную  или  органическую  частицу,  все  молекулы  и  атомы  ко¬
торой  находятся  в  химической  взаимосвязи  и  не  разделяются
общепринятыми  методами  дезагрегации  при  подготовке  образца
к  анализу.  В  табл.  1  приведены  классификации  механических
элементов  почв  и  грунтов  по  их  размерам  (фракции  механиче¬
ского  состава).
 Эти  классификации  являются  общепринятыми  в  СССР:  Ка-
чинского  —  в  почвоведении,  Охотина  —  в  геологии.  За  рубежом
распространена  классификация,  одобренная  в  1926  г.  Между^
народным  обществом  почвоведов  (по:  Розанов,  1983):
 Камни,  булыжник  (stones,  boulders) 	>20  мм
 Гравий  грубый  (coarse  gravel) 	20—6
 Гравий  тонкий  (fine  gravel) 	6—2
 Песок  грубый  (coarse  sand) 	2—0,6
 Песок  тонкий  (fine  sand) 	0,6—0,2
 И

Песок  очень  тонкий  (very  fine  sand) 	0,2—0,06
 Пыль  песчаная  (грубая)  (sandy  silt,  coarse  silt) 	0,06—0,02
 Пыль  средняя  (medium  silt) 	0,02—0,006
 Пыль  тонкая  (fine  silt) 	0,006—0,002
 Глина  тонкая  (clay) 	<0,002
 Коллоиды  (conoids) 	<0,0002
 Механические  фракции  почвы  различаются  по  вещественно¬
му  составу,  по  химическим,  физико-химическим  и  физическим
свойствам.  Соответственно  и  свойства  почвы  в  целом  как  поли-
дисперсной  системы  сильно  зависят  от  количественного  соотно-.
шения  фракций,  т.  е.  от  механического  состава.  Поэтому  изу¬
чение  механического  состава  почвы  в  поле  и  в  лаборатории  яв¬
ляется  важным  и  необходимым  этапом  ее  исследования.  По-
 Таблица  1.  Классификации  механических  элементов  почв  по  крупности
 (по:  Розанов,  1983)
 Диаметр  механи¬
ческих  элемен¬
тов,  мм
 Классификация  Н.  А.  Качинского  (1965)
 Классификация
В.  В.  Охотина  (1933)
 >20
 Скелет
 Камни
 Хрящ  н
гравий
 крупный
 20-10
 средний
 10  —  7
 ме  жий
 7-3
 очень
 мелкий
 3—1
 Г  равий
 1
 Песок
 крупный
 1-0,5
 Мел¬
 ко¬
 зем
 физический
 песок
 Песок
 крупный
 средний
 0,5  -  0,25
 средний
 мелкий
 0,25  —  0,05
 мелкий
 пылеватый
 0,05  -  0,01
 Пыль
 крупная
 Пыль
 0,01  -  0,005
 физическая
 глина
 средняя
 Ил
 0,005  -  0,002
 мелкая
 0,002  —  0,001
 Глина
 грубая
 0,001  —  0,0005
 Ил
 грубый
 0,0005  —  0,0001
 тонкий
 тонкая
 <  0,0001
 коллоидный
 12

скольку  с  полевым  определением  механического  состава  студен¬
ты  знакомятся  на  практических  занятиях  по  общему  почвоведе¬
нию  и  на  полевой  практике,  в  настоящем  руководстве  рассмат¬
ривается  лишь  лабораторное  определение  механического  соста¬
ва,  так  называемый  механический  анализ  почвы.
 Почти  все  применяемые  в  настоящее  время  методы  механи¬
ческого  анализа  предусматривают  разделение  частиц  по  круп¬
ности  при  их  падении  в  неподвижной  жидкости  (особенно  часто
применяют  так  называемый  метод  средней  пробы,  или  метод
пипетки),  в  основе  которого  лежит  зависимость  сопротивления
вязкой  жидкости  движению  в  ней  твердых  частиц  от  размеров
этих  частиц:  с  уменьшением  размера  частиц,  т.  е.  с  увеличе¬
нием  их  относительной  поверхности,  это  сопротивление  возра¬
стает,  а  скорость  движения  частиц  соответственно  уменьшается.
Зависимость  характеризуется  формулой:
 v  =  ^  gr2  dr  ~  diK  (уравнение  Стокса),
 где  г  —  радиус  частиц;  dT  —  плотность  твердых  частиц;  dm  —
плотность  жидкости;  т)  —  вязкость  жидкости;  g  —  ускорение
силы  тяжести;  v  —  скорость  падения  частиц.
 Поскольку  уравнение  Стокса  рассматривает  шарообразные
частицы,  а  форма  почвенных  частиц  обычно  иная,  приходится
вводить  понятие  об  эффективном  диаметре  частиц,  под  которым
понимают  диаметр  сферы,  сложенной  из  того  же  материала,
что  и  почвенная  частица,  и  падающей  в  жидкости  с  той  же  ско¬
ростью,  что  и  почвенная  частица.
 Уравнение  Стокса  справедливо  при  соблюдении  ряда  усло¬
вий:
 1. 	Твердые  частицы  должны  быть  во  много  раз  крупнее  мо¬
лекул  жидкости.  В  случае  почвенных  механических  элементов'
и  воды  это  условие  обычно  соблюдается.
 2. 	Скорость  падения  частиц  не  должна  быть  выше  опреде¬
ленной  величины.  Это  условие  выполняется  для  частиц
^0,05  мм.
 3. 	Объем  сольватных  оболочек  на  поверхности  частиц  дол¬
жен  быть  мал  по  сравнению  с  объемом  самих  частиц.  Это  усло¬
вие  выполняется  для  частиц  >0,001—0,002  мм.
 4. 	Количество  твердых  частиц  в  жидкости  должно  быть  та¬
ким,  чтобы  они  падали  свободно,  независимо  одна  от  другой.
Это  условие  соблюдается  при  достаточном  разбавлении  почвен¬
ных  суспензий  (5—20  г  йочвы  на  1  л  воды).
 5. 	Объем  жидкости  должен  быть  таким,  чтобы  исключить
влияние  пограничного  слоя  жидкость  —  стенка  сосуда.  Это  усло¬
вие  реализуется  при  использовании  цилиндрических  сосудов  с
диаметром  ^5  см.
 Принятый  в  СССР  диапазон  размеров  частиц,  для  которых
используется  формула  Стокса,  лежит  в  пределах  от  0,05  до
 13

0,001  мм;  в  случае  использования  центрифуги  —  до  0,0001  мм.
 Рассчитав  по  формуле  Стокса  скорость  падения  v  для  ча¬
стиц  того  или  иного  размера,  можно  по  формуле  s=vt  опре¬
делить  время  /,  по  истечении  которого  эти  частицы  пройдут  в
жидкости  заданный  путь  5,  т.  е.  окажутся  на  определенной  глу¬
бине.  Интервалы  времени,  необходимого  для  погружения  ча¬
стиц  разных  размеров  на  ту  или  иную  глубину  (20,  10  или
7  см)  приведены  в  Приложении  1.  Например,  при  20°С  и  при
плотности  почвы  2,6  г/см3  время,  необходимое  для  того,  чтобы
частицы  размером  0,01  мм  прошли  путь  в  10  см,  составит
19  мин  14  с.  Иными  словами,  через  19  мин  14  с  в  слое  жидко¬
сти  до  глубины  10  см  от  поверхности  не  останется  ни  одной
частицы  >0,01  мм.  Что  же  касается  частиц  более  мелких,  то
они  в  нижней  части  10-сантиметрового  слоя  будут  распределе¬
ны  равномерно.  Взяв  с  помощью  специальной  пипетки  (см.
рис.  4)  аликвотную  часть  суспензии  с  глубины  10  см  и  измерив
массу  содержащихся  в  ней  твердых  частиц  (например,  по  вели¬
чине  плотного  остатка  при  выпаривании  суспензии),  можно  рас¬
считать  содержание  частиц  <0,01  мм  во  всем  объеме  суспензии.
Найдя  из  табл.  1  интервал  и  глубину  взятия  следующей,  более
мелкой  фракции,  суспензию  снова  взмучивают  и  той  же  пипет¬
кой  отбирают  новую  пробу.
 Обычно  с  помощью  пипетки  отбирают  пробы  четырех  фрак¬
ций  <0,05,  <0,01,  <0,005  и  <0,001  мм  через  интервалы  вре¬
мени  соответственно  ~  100  с,  ~20  мин,  ~1  ч  и  ~1  сутки  (точ¬
ное  значение  см.  в  Приложении  1).  Естественно,  что  масса  су¬
хого  остатка  в  каждой  последующей  пробе  будет  меньше,  чем
в  предыдущей.  Вычитая  из  содержания  1-й  фракции  содержа¬
ние  2-й  фракции,  из  2-й  —  3-й,  из  3-й  —  4-й,  получают  соответ¬
ственно  содержание  фракций: 	а)  0,05—0,01;  б)  0,01—0,005;
 в)  0,005—0,001  мм.  Содержание  частиц  >0,05  мм,  как  уже  го¬
ворилось,  не  может  быть  определено  седиментометрически  и
определяется  иначе:  все  частицы  >0,25  мм  отделяются  с  по¬
мощью  сит  (1  мм  и  0,25  мм),  а  частицы  размером  от  0,25  до
0,05  мм  определяются  по  разности.  Определению  количества
тех  или  иных  фракций  предшествует  специальная  под¬
готовка  образцов,  представляющая  собой  серию  про¬
цедур,  цель  которых  —  разрушить  почвенные  агрегаты,  приве¬
сти  почву  в  раздельночастичное  состояние.  Механические  эле¬
менты,  из  которых  состоит  твердая  фаза  почвы,  всегда  в  той
или  иной  степени  соединены  в  агрегаты  вследствие  слипания,
коагулирующего  действия  двух-  и  трехвалентных  катионов,
а  также  наличия  клеящих,  цементирующих  веществ  (перегной,
СаСОз,  гидроксиды  алюминия  и  железа  и  др.).  Поэтому  подго¬
товка  образца  к  анализу  предусматривает  механическое  воз¬
действие  на  почву  (растирание  во  влажном  состоянии)  и  хими¬
ческую  обработку  (растворение  цементов  слабым  раствором
кислоты,  внесение  щелочных  пептизаторов).
 14

Приступая  к  изучению  механического  состава  почвы,  следует
помнить,  что  скорость  падения  частиц  в  жидкости  зависит  от
температуры  (в  связи  с  изменением  вязкости)  и  что  длительное
прямое  воздействие  солнечнбго  света  влияет  на  состояние  кол¬
лоидов.  Поэтому  цилиндры  с  суспензиями  следует  держать  а
помещении  с  минимальными  колебаниями  температуры,  а  в  пе¬
риоды  между  отбором  фракций  накрывать  картонными  или  бу¬
мажными  чехлами.
 В  большинстве  почвенных  лабораторий  СССР  механический,
анализ  выполняют  методом  пипетки  (пипет-методом).
 Ход  определения  механического  состава,
методом  пипетки.
 1. 	Подготовка  образцов  к  анализу.
 А.  Разрушение  макроагрегатов  и  отделение  «скелетной  ча¬
сти»  (частиц  >1  мм)  от  мелкозема  (<1  мм).  Коробочный  об¬
разец  почвы  порциями  помещают  в  большую  фарфоровую  ступ¬
ку  и  растирают  круговыми  движениями  деревянного  пестика  с-
резиновым  наконечником.  Допустимо  пользование  и  фарфоро¬
вым  пестиком,  но  на  него  не  следует  сильно  надавливать,  а  тем*
более  ударять  им  по  содержимому  ступки  во  избежание  дроб¬
ления  механических  элементов  почвы.  Порциями  же  почву  про¬
пускают  через  сито  в  1  мм.  Не  прошедшие  сквозь  сито  агрегаты'
вновь  разминают  в  ступке  и  снова  пропускают  через  сито.
Оставшиеся  на  сите  частицы  >  1  мм  собирают,  отмывают  в-
воде  от  прилипших  к  ним  глинистых  частиц,  просушивают  и*
взвешивают,  а  затем  рассчитывают  их  содержание  в  процентах
к  общей  массе  образца.  Полученные  данные  заносят  в  таблицу:
 Общая  масса
образца,  г
 Масса  скелета
(>1  мм),  г
 Частицы  >1  мм,  %
 Мелкозем,  %
 При  значительном  содержании  в  почве  частиц  >1  мм  ихраз^
деляют  на  ситах  на  каменистую  часть  (>3  мм)  и  гравий:
(3—1  мм).  Расчет  этих  фракций  ведется  в  процентах  от  массы?
почвы.  Степень  каменистости  должна  быть  отражена  в  назва¬
нии  почвы  по  механическому  составу  (см.  табл.  5).
 Б.  Собственно  подготовка  образца  к  анализу  (пептизации).
 а.  Вариант  с  промыванием  кислотой  (вариант  Н.  А.  Качин-
ского).  На  аналитических  весах  берут  две  одинаковые  навески»
почвы.  Величина  навесок  устанавливается  в  зависимости  от
механического  состава  почвы  (определенного  путем  раскатыва¬
ния  образца  в  шнур  или  шарик)  от  5  (глины)  до  20  г  (пески).
Одновременно  берут  навеску  2—3  г  для  определения  гигроско¬
пической  влаги.
 Если  почва  не  содержит  карбонатов,  т.  е.  вскипание  от
10%-ной  НС1  (в  отдельной  пробе)  отсутствует,  навески  поме¬
 15,

щают  на  воронки  с  фильтрами  размером  И  —13  см.  Один  из
фильтров  должен  быть  предварительно  подсушен  в  термостате
и  взвешен  на  аналитических  весах  для  последующего  опреде¬
ления  потери  от  НС1.  Обе  навески  обрабатывают  из  промывалки
0,05  н.  НС1.
 При  наличии  в  почве  карбонатов  этой  обработке  должна
предшествовать  обработка  менее  разбавленной  кислотой.
В  этом  случае  навески  помещают  в  фарфоровые  чашки  и  обра¬
батывают  их  путем  декантации  0,2  н.  НС1,  сливая  жидкость  на
воронку  с  фильтром  до  тех  пор,  пока  не  прекратится  выделение
пузырьков  СО2  в  чашках.  После  этого  навеску  целиком  пере¬
носят  на  фильтры,  пользуясь  промывалкой  с  0,05  н.  НС1,  и  да¬
лее  обрабатывают  небольшими  порциями  этой  же  кислоты,  как
и  бескарбонатную  почву.  Промывание  ведут  по  отрицательной
реакции  на  ион  кальция.1  Для  этого  требуется  от  200  до  500  мл
0,05  н.  НС1  при  условии,  что  кислота  приливается  на  воронку
небольшими  порциями.  После  вытеснения  Са  фильтрат  выли¬
вают  и  промывают  навески  дистиллированной  водой  для  уда¬
ления  поглощенной  кислоты.  Это  удаление  не  может  быть  пол¬
ным,  так  как  после  отмывания  основной  массы  кислоты  —
электролита,  коагулирующего  почвенные  коллоиды,  последние
становятся  подвижными  и  проникают  через  фильтр  (фильтрат
мутнеет).  Чтобы  предотвратить  потерю  тонкодисперсной  части
почвы,  промывание  ограничивают  трехкратным  наполнением
воронок  водой.  После  этого  в  одной  из  навесок  (на  взвешен¬
ном  фильтре)  определяют  величину  потери  от  промывания  ки¬
слотой.  Навеску,  подсушенную  на  воздухе,  помещают  вместе
с  фильтром  во  взвешенный  сушильный  стаканчик,  просушивают
при  температуре  105°С  до  постоянной  массы  и  рассчитывают
убыль  массы,  которая  и  составляет  потерю  от  промывания
(Пша).  Все  результаты  заносят  в  следующую  таблицу:
 Масса,  г
 Потеря  (ПНС1)
 воздушно¬
 сухой
 почвы
 бюкса
 высу¬
 шенного
 фильтра
 абс
 сухой
 почвы
 бюкса  с  фильт¬
ром  и  абс.  су¬
хой  почвой
 г
 %  к  вы¬
сушен¬
ной
почве
 до
 промы¬
 вания
 после
 промы¬
 вания
 а
 б
 в
 Д-\-  б-\-  в
 2
 а+бЧ-в—г
 1  Около  5  мл  фильтрата  из-под  воронки  помещают  в  пробирку,  добав¬
ляют  10%-ный  раствор  аммиака  до  слабого  запаха,  10%-ную  уксусную  кис¬
лоту  до  запаха,  2—3  капли  4%-ного  оксалата  аммония,  нагревают  до  кипе¬
ния  и  оставляют  на  1  ч,  после  чего  пробирку  просматривают  на  темном
фоне.  Наличие  осадка  или  опалесценция  свидетельствуют  о  необходимости
дальнейшего  промывания  почвы  НС1.
 16

Вторую  навеску  смывают  в  колбу  (рис.  3,  а),  доводя  объем
суспензии  приблизительно  до  250  мл.  Затем  добавляют  1  н.
раствор  едкого  натра  в  количестве,  эквивалентном  емкости  по¬
глощения  почвы,  (см.  Приложение  2).  Взбалтывают  колбу,  за¬
крывают  ее  пробкой  со  вставленным  в  нее  отрезком  прямой
стеклянной  трубки,  играющей  роль  обратного  холодильника
(рис.  3,6),  и  кипятят  в  течение  1  ч.
 Описанный  способ  пептизации  довольно  трудоемкий,  зато
дает  наиболее  стабильные  результаты,  т.  е.  хорошую  повтор¬
ность  по  выходу  ила  в  суспензию  для  большинства  почв.  Неце¬
лесообразно  применять  его  лишь  для  почв,  содержащих  много
карбоната  кальция  (например,  почв  на  элювии  известняка)  и
подвижных  соединений  железа  (например,  горизонтов  В/  под¬
золов).
 б,}  Ускоренный  вариант  (вариант  Почвенного  института
им.  В.  В.  Докучаева).  На  аналитических  весах  берут  навеску,
как  в  п.  «а»,  для  механического  анализа  и  помещают  ее  в  фар¬
форовую  чашку  или  ступку  диаметром  10—12  см.  Одновремен¬
но  берут  вторую  навеску  (2—3  г)  и  определяют  в  ней  гигроско¬
пическую  влажность.
 В  маленький  стаканчик  наливают  25  мл  4%-ного  раствора
пирофосфата  натрия  (для  его  приготовления  растворяют  в  1  л
воды  40  г  безводной  соли  Na4P207).  Раствором  из  стаканчика
(по  каплям!)  смачивают  почву  в  чашке  до  тестообразного  со¬
стояния  и  осторожно  в  течение  10  мин  растирают  пестиком  с
резиновой  головкой  (без  нажима,  одним  весом  пестика).  Затем
постепенно  приливают  в  чашку  остаток  раствора  из  стаканчика,
а  затем  —  30—40  мл  воды.  Размешивая  тем  же  пестиком,  до¬
водят  содержимое  чашки  до  состояния  суспензии,  после  чего
переносят  в  цилиндр  для  анализа,  как  указано  далее  в  п.  2.
При  последующих  расчетах  процентного  содержания  фракций
из  содержания  последней  фракции  (<0,001  мм)  вычитают  по¬
правку  на  массу  пептизатора  Na4P207.  При  внесении  20  мл
пептизатора  на  1  л  суспензии  и  объеме  пипетки  25  мл  она  со¬
ставит  0,0200  г.
 Примечание.  Для  засоленных  почв  пептизирующее  дей¬
ствие  пирофосфата  натрия  может  оказаться  недостаточным,
и  суспензия,  перенесенная  в  цилиндр  для  механического  ана¬
лиза,  коагулирует.  Полную  коагуляцию  легко  обнаружить  по
просветлению  всего  столба  жидкости  и  выпадению  всей  твер¬
дой  фазы  в  осадок.  При  частичной  коагуляции  жидкость  пол¬
ностью  не  осветляется,  но  на  дне  цилиндра,  над  плотным  слоем
песчаных  и  пылеватых  частиц,  образуется  рыхлый  хлопьевид¬
ный  осадок  высотой  1—2  см.  В  случае  коагуляции  осветленную
жидкость  (вместе  со  всеми  солями)  по  возможности  полностью
сливают.  Если  коагуляция  частичная,  в  цилиндр  предваритель¬
но  добавляют  для  усиления  коагуляции  0,5  г  хлористого  натрия
и  (Уставляют  на  сутки.  Взяв  отдельную  пробу  этой  жидкости
 2  Заказ  N«  330
 !7

Рис.  3.  Подготовка  почвы  к  механическому  анализу.
 о  —  перенос  промытой  кислотой  и  водой  пробы  в  колбу  для  кипячения,  0  —  кипячение
с  обратным  холодильником;  в  —  перенос  в  цилиндр  для  фракционирования  через-
 сито  0.25  мм.
 18

(25  или  50  мл)  в  фарфоровую  чашечку,  ее  выпаривают  для
определения  плотного  остатка.1  К  осадку  же  в  цилиндре  добав¬
ляют  20  мл  4%-ного  раствора  пирофосфата  натрия.
 2. 	Разделение  фракций.
 А.  Отделение  фракции  1—0,25  мм.  Суспензию  почвы,  подго¬
товленную  способом  «а»  и  находящуюся  в  колбе,  охлаждают
после  кипячения  и  осторожно  выливают  на  смоченное  водой
сито  в  0,25  мм,  установленное  на  воронку,  конец  которой  опу¬
щен  в  мерный  цилиндр  емкостью  1000—1200  мл.  Из  промывал-
ки  тщательно  обмывают  стенки  и  дно  койбы  (рис.  3,  в),  следя
за  тем,  чтобы  на  них  не  оставалось  частичек  почвы  (колбу  про¬
сматривают  на  свет).  Оставшуюся  на  сите  фракцию  частиц
1—0,25  мм  хорошо  промывают  струей  воды  из  промывалки.
Если  объем  фракции  велик,  частицы  осторожно  перемешивают
на  сите  гладкой  стеклянной  палочкой  (Можно  и  пальцем),  ко¬
торую  затем  обмывают  над  ситом-же.  После  этого  сито  сни¬
мают  с  воронки  и  опрокидывают  в  большую  фарфоровую  чаш¬
ку.  Струей  воды  из  промывалки,  направленной  наклонно,  пол¬
ностью  смывают  частицы  1—0,25  мм  с  сита  (можно  использо¬
вать  воду  из-под  крана).  Тяжелые  частицы  песка  быстро  осе¬
дают,  после  чего  избыток  воды  из  чашки  можно  слить.  Неболь¬
шим  объемом  воды,  пользуясь  промывалкой,  переносят  фрак¬
цию  в  маленькую  фарфоровую  чашечку  или  бюкс,  предвари¬
тельно  взвешенные.  Подсушивают  на  водяной  бане  досуха,
а  затем  выдерживают  в  сушильном  шкафу  до  постоянного  веса.
Рассчитывают  содержание  фракции  1—0,25  мм  в  процентах  к
высушенной  при  температуре  105  °С  навеске.  При  необходимости
разделения  этой  фракции  на  крупный  и  средний  песок  пропу-
скают  ее  сквозь  сито  0,5  мм  и  находят  количество  частиц  1—0,5
и  0,5—0,25  мм  в  %  к  массе  сухой  почвы.
 Если  суспензия  подготовлена  способом  «б»  и  находится  в
фарфоровой  чашке,  ее  промывают  декантацией,  сливая  порция¬
ми  через  сито  в  цилиндр,  и  далее  поступают  так  же,  как  описано
выше.
 Б.  Выделение  фракций  <0,05  мм.  Суспензию  в  цилиндре  до¬
водят  до  метки  дистиллированной  водой.  Используя:  а)  вели¬
чину  плотности  твердой  фазы  $очвы,  измеренную  пикнометри¬
чески  (см.  п.  2.1)  или  найденную  по  приложению  3;  б)  показа¬
ния  термометра,  погруженного  в  цилиндр,1  2  и  в)  данные  Прило¬
жения  1,  составляют  таблицу  интервалов  взятия  проб.  Ниже
 1 	Величину  плотного  остатка  учитывают  при  расчете  бессолевой  навески,
поскольку  содержаний  всех  фракций  механического  анализа  рассчитывают
в  процентах  от  бессолевой  навески.
 2 	Для  фракций  <0,05,  <0,01  и  <0,005  мм  температуру  измеряют  одно¬
кратно  —  перед  взбалтыванием,  для  фракции  0,001  мм  —  дважды: 	перед
 взбалтыванием  и  перед  взятием  пробы.  При  наличии  колебаний  температуры
находят  ее  среднее  значение  для  всего  интервала  времени  и,  если  нужно,
корректируют  величину  интервала  (берут  пробу  раньше  или  позднее).
 2*

приводится  пример  такой  таблицы  для  плотности  почвы
2,65  г/см3  и  температуры  20  °С.
 Размер
частиц,  мм
 Глубина
взятия
проб,  см
 Временные
 интервалы
 взятия
 пробы
 Продолжи-
тельность
взятия
пробы,  с
 Время  взятия  пробы  с  по¬
правкой  на  длительность
отбора  пробы
 начало
 окончание
 <0,05
 20
 90  с
 20
 90-Y  =
=  80  с
 л  20
90  +  *2"  =
=  100  с
 <0,01
 10
 18  мин  59  с
 30
 18  мин  24  с
 18  мин  54  с
 <0,05
 10
 1  ч  15  мин
 30
 Поправка  не  вводится
 <  0,001
 7  |  21  ч  45  мин
 30  |  Поправка  не  вводится
 Взвесив  на  аналитических  весах  фарфоровые  чашки  для
фракций  и  ознакомившись  с  устройством  пипеточной  установки
(рис.  4)  и  техникой  отбора  проб  (установка  пипетки  на  разную
глубину,  работа  трехходового  крана,  слив  фракции,  промывка
пипетки),  приступают  к  отбору  первой  фракции.
 Взмучивают  суспензию  в  течение  1  мин.  При  использовании
цилиндров  такого  типа,  как  на  рис.  4,  взмучивание  проводят
с  помощью  мешалки  7  (перфорированный  диск  на  длинном
стержне),  делая  ею  60  движений  по  оси  цилиндра  от  поверх¬
ности  суспензии  до  дна.  Если  анализ  проводят  в  специальных
цилиндрах  с  суженЦой  горловиной,  плотно  закрывающихся
пробками,  суспензию  взмучивают  путем  многократного  перево¬
рачивания  цилиндра.  В  момент  прекращения  взмучивания
включают  секундомер.  Штатив  с  пипеткой  1  придвигают  к  ци¬
линдру  (не  наоборот!)  и,  подняв  пипетку  по  штативу,  погру¬
жают  ее  в  суспензию  строго  по  оси  цилиндра.  Оба  крана  (2  и
5)  при  этом  должны  быть  закрыты  (см.  рис.  4,6,1).  Фиксиру¬
ют  пипетку  на  штативе  таким  образом,  чтобы  она  была  опуще¬
на  в  суспензию  на  нужную  глубину  (20,  10  или  7  см),  обозна¬
ченную  риской  или  резиновым  кольцом  6.  Сдавливают  резино¬
вую  грушу  3  и,  когда  до  истечения  расчетного  интервала  вре¬
мени  (в  примере  на  с.  20—90  с)  остается  10  с,  открывают  ниж¬
ний,  трехходовый  кран  2  (рис.  4,  б,  TI).  Постепенно  разжимая
грушу,  дают  суспензии  втягиваться  в  пипетку  с  такой  скоростью,
чтобы  пипетка  за  20  с  заполнилась  до  уровня  крана  2  (или
чуть  выше  его).  После  этого  кран  2  закрывают,  а  имеющийся
над  ним  небольшой  избыток  суспензии  нажатием  на  грушу  сли¬
вают  в  подставленную  емкость  через  трубку  4.
 Подняв  пипетку  над  цилиндром,  подводят  под  нее  взвешен¬
ную  чашку  для  фракции.  Открыв  краны  2  и  5,  сливают  пробу
суспензии  в  чашку,  затем  через  воронку  8  промывают  пипетку
небольшим  (около  5  мл)  количеством  дистиллированной  воды,
 20

о
 Рис.  4.  Пипеточная  установка  для  механического  анализа  почв  и  комплек¬
тующие  ее  предметы
 ь-общий  вид  (пояснения  в  тексте);  6  —  положение  трехходового  крана:  закрытое  (1)
 н  открытое  (11).
 21

которую  собирают  в  ту  же  чашку.  Выпаривают  содержимое
.чашки  досуха  на  водяной  бане  и  выдерживают  чашку  до  по¬
стоянной  массы  в  термостате  при  105  °С.  По  величине  плотного
остатка  рассчитывают  содержание  фракции:
 б-  Кц-100
а  —  —гг 	,
 Va-p
 где  а  —  содержание  фракции,  %;  б  —  масса  фракции,  г;  —
объем  цилиндра,  Vn  —  объем  пипетки,  мл;  р  —  абсолютно  сухая
навеска,  г.  Точно  так  же  берут  фракции  <0,01,  <0,005  и
<0,001  мм.
 Результаты  удобно  записывать  по  следующей  форме:
 Фракции  «меньше»
 Фракции  «от—до»
 Масса,  г
 Содержа¬
 ние,
 %
 Содер¬
 жание,
 %
 Н
 Размеры,
 мм
 чашки
с  фрак¬
цией
 чашки
 фрак¬
 ции
 М
 Размеры,
 мм
 1
 2
 3
 4
 < 	0,05.
 < 	0,01.
 < 	0,005.
 < 	0,001.
 I
 II
II!
 4(1  V)
 0,  05-0,  01
0,  01—0,005
0,005-0,001
(<  0,001)
 В.  Расчет  фракции  0,25—0,05  мм.  Как  уже  говорилось  выше,
скорость  падения  частиц  крупнее  0,05  мм  не  может  быть  вы¬
числена  по  формуле  Стокса,  и,  соответственно,  их  содержание
нельзя  определить  непосредственно  с  помощью  пипетки.  Одна-
 Таблица  2.  Классы  почв  по  механическому  составу
 М
 клас¬
 сов
 Классы  почв  по  меха¬
ническому  составу
 Содержание  частиц  <0,01  мм  (физической  глины),
%,  для  почв
 подзолистого
типа  почвообра¬
зования
 степного  типа
почвообразования,
красноземов,
желтоземов
 солонцового
типа  почвообра¬
зования
 1
 Песок  рыхлый
 0-5
 0-5
 0-5
 2
 Песок  связный
 5-10
 5-10
 5-10
 3
 Супесь
 10-20
 10-20
 10  -  15
 4
 Суглинок  легкий
 20  —  30
 20-30
 15  -20
 5
 Суглинок  средний
 30-40
 30-45
 20-30
 6
 Суглинок  тяжелый
 40-50
 45-60
 30-  40
 7
 Глина  легкая
 50-65
 60-75
 40-50
 8
 Глина  средняя
 6о  -  80
 75-85
 50-65
 9
 Глина  тяжелая
 >80
 *  >  85
 >65
 Примечание.  Для  почв,  ненасыщенных  основаниями  (подзолистые,  серые
лесные,  дерново-карбонатные  оподзоленные  и  выщелоченные),  потеря  при  промыва¬
нии  приплюсовывается  к  физической  глине,  для  почв,  насыщенных  основаниями  (чер¬
нозем,  каштановые  почвы,  сероземы,  дерново-карбонатные  типичные  и  т.  п.)  —  к  фи¬
зическому  песку.  Вторая  цифра  в  графах  дана  «включительно»  .
 22

ко,  зная  общую  величину  навески,  содержание  частиц  >0,25  мм
и  <0,05  мм,  а  также  величину  потери  при  промывании  НС1,  не¬
достающую  фракцию  можно  рассчитать  по  разности:
«=100—б—в—г,  где  а,  б,  в  и  г  —  процентное  содержание
фракций:  0,25—0,05;  >0,25;  <0,05  и  ПНсь
 3. 	Название  почв  по  механическому  составу.
 А.  По  содержанию  частиц  физической  глины  (Z0,01  мм)
относят  почву  к  одному  из  9  классов  механического  состава
(табл.  2).
 Таблица  3.  Номенклатура  почв  по  механическому  составу  с  учетом
их  классов  и  преобладающих  фракций
 Классы  почв  по  механическому  составу
 Рашовндности  почв  по  механическому
составу
 Глины  тяжелые
 Пылевато-иловатые  (п.-и.),  ило¬
вато-пылеватые  (и.-п.)
 Глины  средние  и  легкие
 Пылевато-иловатые  (п.-и.),  ило-
вато-пылеватые  (и.-п.),  крупнопыле-
вато-иловатые  (кр.  п.-и.),  иловато¬
крупнопылеватые  (и.-кр.  п.)
 Глины  легкие
 Пылеватые  (п.)1,  крупнопылеватые
(кр.  п.)2,  иловато-песчаная  (и.-песч)
 Суглинки  тяжелые  и  средние
 Пылевато-иловатые  (п.-и.),  ило¬
вато-пылеватые  (и.-п.),  крупнопыле-
вато-иловатые  (кр.  п.-и.),  иловато-
крупнопылеватые  (и-кр.  п.),  пылева¬
тые  (п)1,  крупнопылеватые  (кр.  п.)2,
песчано-иловатые  (песч-и.),  песчано¬
пылеватые  (песч.-п.),  иловато-песча¬
ные  (и.-песч.).
 Суглинки  легкие
 Крупнопылеватые  (кр.  п.)3,  илова¬
то-песчаные  (и.-песч.),  пылевато¬
песчаные  (п-песч.),  песчаные  (песч.)4,
гравелисто-песчаные  (гр.-песч.).
 Супеси
 Крупнопылеватые  (кр.  п.)3,  илова¬
то-песчаные  (и-песч  ),  пылевато¬
песчаные  (п-песч.),  песчаные  (песч.)4,
гравелисто-песчаные  (гр-песч.).
 Пески  связные
 Мелкозернистые  (м.  з.)6,  мелкозер¬
нистые  крупнопылеватые  (м.  з.  кр  п  ),
мелкозернистые  иловато-песчаные
(м  з.  и-песч.),  среднезернистые5,
среднезернистые  гравелистые  (ср.  з.
гр.)6
 Пески  рыхлые
 Мелкозернистые  (м.  з.)  5,  средн,е-
зсриистые  (ср.  з  )5,  крупнозернистые
(кр.  з.)5,  мелкозернистые  гравели¬
стые  (м.  з.  гр.)6,  среднезериистые
гравелистые  (ср.  з.  гр.)6,  крупнозер¬
нистые  гравелистые  (кр.  з.  гр.)6.
 Примечания.  Вторая  преобладающая  фракция  1  —  крупная  пыль  (0,05—
0,01);  2  —  пыл£”  (0,01—0,001);  3  —песок  (1—0,06);  4  —  крупная  пыль  (0,05-0,01).  Преобла¬
дающая  фракция:  5  —  песок  соответствующей  крупности,  на  втором  месте  —  крупная
пыль;  6  —  песок  соответствующей  крупности,  на  втором  месте  —  гравий
 23

Б.  Сопоставляя  содержание  следующих  пяти  фракций:
 1) 	гравий  3—1  мм,  2)  песок  1  —  0,05  мм,  3)  крупная  пыль
0,05—0,01  мм  («лёссовая  фракция»),  4)  мелкая  +  средняя  пыль
0,01—0,001  мм,  5)  ил  <0,001  мм,  дают  название  по  двум  преоб¬
ладающим  фракциям  (большая  —  на  последнем  месте  в  назва¬
нии)  по  трехчленной  классификации  Каминского  (табл.  3).
 Во  многих  случаях  достаточно  бывает  назвать  почву  по  ме¬
ханическому  составу,  используя  единую  шкалу  Почвенного  ин¬
ститута  им.  В.  В.  Докучаева  (табл.  4).
 Таблица  4.  Единая  классификационная  шкала  почв  по  механическому
составу  (для  всех  типов  почв)
 Содержание
частиц  физи¬
ческой  глины,
%
 Основное  наименование
 Дополнительное  наименование
по  преобладающей  фракции
 Число
 разновид¬
 ностей
 0-5
 Рыхлопесчаные
 Песчаные  или  крупно-
 2
 5-10
 Связнопесчаные
 пылеватые
 о
 10-20
 Супесчаные
 о
 20  -30
 Легкоглинистые
 Песчаные,  крупнопыле¬
 4
 30-40
 Среднесуглинистые
 ватые,  пылеватые,  ило¬
 4
 40-50
 Т  яжелосуглинистые
 ватые
 4
 50-65
 Легкоглинистые
 4
 65-80
 Среднеглинистые
 4
 80  -100
 Тяжелоглинистые
 Пылеватые  и  иловатые
 2
 Всего:
 28
 При  использовании  любой  из  приведенных  шкал  должна  *
быть  указана  степень  каменистости  почвы  (табл.  5).
 Для  всех  почв  со  значительным  содержанием  частиц  >1  мм
(как  камней,  так  и  гравия)  расчет  содержания  фракций  от  1  мм
 Таблица  5  Классификация  почв  по  каменистости  (по  Н.  А.  Качинскому)
 Содер¬
жание
частиц,
>3  мм.  %
 Степень  и  пт'
каменистости
 Особенное!н  обработки  почвы
 <0,5
 Некаменнстая
 Почва  нормальная  в  отношении  обработки  *
 ю
 1
 ю
 о
 Слабокамспистая
 Почва  обрабатывается  нормально,  но  наблю¬
дается  ускоренный  износ  орудий  обработки
 5-10
 Срсднекаменнстая
 Для  нормальной  обработки  необходимо  удале¬
ние  крупного  каменистого  материала;  ускорен¬
ный  износ  орудий
 >  ю
 Силыюкамснистая
 Требуются  тяжелые  мелиорации  по  выбору  н
удалению  каменистого  материала  с  поля
 1  Устанавливается  по  характеру  скелетной  части:  почвы  могут  быть  валунными.,
галечниковыми,  щебенчатыми.
 24

до  <0,001  мм  следует  выполнять  двумя  способами:  а)  в  про¬
центах  на  мелкозем  (за  100%  принимают  взятую  для  анализа
навеску  мелкозема);  б)  в  процентах  ко  всему  образцу,  вклю¬
чая  и  скелетную  часть.  Во  втором  случае  нужно  содержание
каждой  фракции,  рассчитанной  в  процентах  к  мелкозему,  умно¬
жить  на  процент  мелкозема  и  разделить  на  100.
 В  геологии  широко  используется  трехчленная  классифика¬
ция  грунтов  по  механическому  составу  В.  В.  Охотина  (табл.  6),,
 Таблица  6.  Классификация  грунтов  по  механическому  составу
 В.  В.  Охотина
 Содержание
глины,  %
 Количественное  соотношение)  фракций
 Название  класса  грунта
 >60
 Соотношение  песка  и  пыли  не  имеет
 Тяжелая  глина
 60-30
 >30
 значения
То  же
 Пыли  больше,  чем  глины  или  песка
 Глина
 То  же,  пылеватая
Суглинок  тяжелый
 30-20
 Песка  больше,  чем  пыли
 Пыли  больше,  чем  песка
 То  же,  пылеватый
Суглинок  средний
 20-15
 Песка  больше,  чем  пыли  '
 Пыли  больше,  чем  песка
 То  же,  пылеватый
Суглинок  легкий
 15-10
 Песка  больше,  чем  пыли
 Пыли  больше,  чем  песка
 То  же,  пылеватый
 со
 1
 о
 Песка  больше,  чем  пыли
 Супесь  тяжелая
 Пыли  больше,  чем  песка
 То  же,  пылеватая
Супесь  легкая
 6-3
 Песка  больше,  чем  пыли
 Пыли  больше,  чем  песка
 То  же,  пылеватая
Песок
 <3
 Песка  больше,  чем  пыли
 Пыли  больше,  чем  песка
 То  же,  пылеватый
 учитывающая  соотношение  содержания  трех  основных  фрак¬
ций:  глины,  пыли  и  песка  (размеры  фракций  по  Охотину  см.
в  табл.  1).
 4. 	Графическое  выражение  результатов.  Для  выражения  ре¬
зультатов  механического  анализа  отдельного  образца  удобнее
всего  пользоваться  кривыми  распределения  частиц  по  размерам
(рис.  5,а).  По  оси  абсцисс  откладывают  логарифмы  диаметров
частиц,  по  оси  ординат  —  процентное  содержание  в  почве  ча¬
стиц  мельче  размера,  отложенного  в  той  или  иной  точке  на  оси
абсцисс.  Так,  от  точки  на  оси  абсцисс,  соответствующей  размеру
частиц  0,001  мм  (lg  0,001  =  3,00),  вверх  откладывают  процент¬
ное  содержание  илистых  частиц  <0,001  мм,  против  точки
0,005  мм  (lg  0,05=3,69)  —  суммарное  содержание  ила  и  мел¬
кой  пыли.  Далее  нарастающим  итогом  последовательно  откла¬
дывают  содержание  всех  фракций,  включая  самую  крупную;
при  этом  кривая  доходит  до  100%.
 Такую  форму  изображения  результатов  механического  ана¬
лиза  называют  кумулятивными  или  интегральными  кривыми.
Кривые,  характеризующие  почвы  тяжелого  механического  со¬
 25

става,  проходят  выше,  легкого  —  ниже.  Данная  форма  изобра¬
жения  механического  состава  удобна  тем,  что  позволяет  легко
перейти  от  одной  классификации  механических  элементов  к
другой,  например  узнать,  какое  количество  фракций  «clay»
(<0,002  мм)  или  «silt»  (<0,006  мм)  по  Международной  клас-
 Рис.  5.  Графическое  изображение  механического  состава  единичных  образ¬
цов  почв.
 а  —  кумулятивные  кривые:  I  —  среднесуглинистой,  II  —  9вязнопесчаной  почвы.  Цифры
у  ординаты  0,01  —  номера  классов  механического  состава  (см.  табл.  2);  б  —треуголь¬
ная  диаграмма  с  изображением  тех  же  почв.  Остальные  пояснения  в  тексте.
 /
 сификации  (см.  с.  12)  содержится  в  образцах  почв,  механиче¬
ский  состав  которых  представлен  на  рис.  5,  а.  Для  этого  доста¬
точно,  нанеся  на  ось  размеров  дополнительные  точки,  соответ¬
ствующие  логарифмам  0,002  и  0,006,  восставить  из  них  перпен¬
дикуляры  до  пересечения  с  конкретными  кумулятивными  кривы¬
ми  и  из  точек  пересечения  1  и  2  провести  горизонтальные  ли-
 26

нии,  которые  и  отсекут  на  вертикальной  оси  содержание  нуж¬
ных  фракций  (%).
 По  кумулятивным  кривым  удобно  определять  класс  механи¬
ческого  состава  почв,  устанавливаемый  по  содержанию  физи¬
ческой  глины.  Для  этого  через  точку,  соответствующую  разме¬
ру  частиц  0,01  мм,  проводят  вертикальную  линию  и  наносят  на
нее  содержание  частиц  <0,01  мм,  характерное  ^ля  разных
классов.  Кривая  I,  пересекающая  эту  вертикаль  между  30  и
45%,  принадлежит  тяжелосуглинистой  почве,  кривая  II,  идущая
между  5  и  10%,  —  связнопесчаной.
 Кумулятивные  кривые  позволяют  также  оценить  степень  не¬
однородности  дисперсного  материала.  Для  этого  находят  по
кривым  такие  размеры  частиц,  мельче  которых  в  почве  содер¬
жится  60%  ее  массы  (Z>eo)  и  10%  массы  фю).  Образно  D6n
и  Dio  можно  представить  как  размеры  отверстий  сит,  через
которые  проходит  соответственно  60  и  10%  всего  образца.  От¬
ношение  Deo  ■  Dio  называют  коэффициентом  неоднородности.
Неоднородными  считаются  почвы  и  грунты  при  отношении
D6o:Dio>5.  Суглинистая  почва  I  на  рис.  5,*а  имеет  D6o=0,02;
D}o=0,002  и  их  соотношение  10,  что  свидетельствует  о  неодно¬
родности,  т.  е.  об  отсутствии  заметного  преобладания  частиц
какого-либо  одного  размера.  Песчаная  почва  II  имеет  соответ¬
ственно  диаметры  0,35  и  0,11  мм,  а  их  соотношение  «3,  что
свидетельствует  о  значительной  сортированности  слагающего
ее  материала.
 На  один  график  можно  нанести  3—5  кумулятивных  кривых
для  индивидуальных  образцов.
 Для  сопоставления  большого  множества  (десятков,  сотен)
образцов  удобен  метод  треугольных  диаграмм,  известный  в  поч-
ьоведении  под  названием  треугольника  Фере.  Все  механические
фракции  разбивают  на  три  группы,  например,  песок  1—0,05,
пыль  0,05—0,001  и  ил  <0,001  мм.  В  равностороннем  треуголь¬
нике  (рис.  5,  б)  проводят  линии,  параллельные  каждой  из  сто¬
рон,  разделяющие  треугольник  на  части  соответственно  возмож¬
ному  содержанию  каждой  фракции  (в  %).  Стороны  треуголь¬
ника  принимают  за  нулевые  линии  песка,  пыли  и  ила,  а  проти¬
воположные  им  вершину  —  за  100%.  Каждый  образец  обозна¬
чается  на  треугольнике  одной  точкой,  находящейся  на  опреде¬
ленном-  расстоянии  от  каждой  нулевой  линии.  Так,  изображен¬
ный  на  рис.  5,  а  под  номером  I  тяжелый  суглинок,  содержащий
20%  песка,  72%  пыли  и  8%  ила,  займет  свое  место  в  точке  I
треугольника  (рис.  5,6)  вблизи  вершины,  соответствующей
максимуму  пыли.  Образец  песчаной  почвы  (кривая  II  на
рис.  5,  а)  с  содержанием  песка,  пыли  и  ила  80,  18  и  2%  займет
место  вблизи  другой  вершины  треугольника  (точка  II  на  рис.
5,6).
 Если  разбить  всю  площадь  треугольника  на  зоны,  соответ¬
 27

ствующие  разным  соотношениям  между  фракциями,  то  при
трехчленной  классификации  почв  по  механическому  составу,
например,  по  классификации  В.  В.  Охотина  или  принятой  в
США  можно  определить  класс  механического  состава.
 Метод  треугольников  позволяет  оценить  степень  однородно¬
сти  по  механическому  составу  почв  той  или  иной  территории,
выявить  встречаемость  почв,  принадлежащих  к  определенным
группам  механического  состава.  Правда,  на  таком  графике  каж¬
дая  из  сравниваемых  почв  может  быть  представлена  всего
одной  точкой  и  соответственно  характеризовать  лишь  один  из
горизонтов  профиля,  например  гумусовый  горизонт  или  почво¬
образующую  породу.
 Недостатком  этого  способа  изображения  данных  является  и
то.  что  почвы  сопоставляются  всего  по  трем  фракциям,  в  то
время  как  анализ  дает  6  или  7  фракций.
 Для  сравнения  по  механическому  составу  различных  гори¬
зонтов  почвы  используют  профильные  диаграммы  (рис.  6).  По
 .Рис.  6.  Профильные  диаграммы  механического  состава  типичного  легкосугли¬
нистого  чернозема  (а)  н  серой  лесной  среднеоподзоленной  легкосуглинистой
' 	почвы  (б).
 Фракции-  /  —  ПНС1  ,  2  —  1—ОДб  мм;  3  -  0,26—0,06;  4  -  0,05-0,01;  5  —  0,01-0,006; 	6  —
 0,005-0,001;  7  -  <0,001  ,мм.
 оси  абсцисс  откладывают  содержание  фракций  (в  %),  по  осп
ординат  —  мощность  генетических  горизонтов.  Диаграммы  по¬
зволяют  проследить  за  изменением  содержания  фракций  с  глу¬
биной,  а  тем  самым  выявить  генетические  особенности  почв.
Так,  на  рисунке  видно  связанное  с  почвообразованием  перерас¬
пределение  тонких  фракций  по  профилю  серой  лесной  оподзо-
ленной  почвы  (справа):  в  элювиальных  горизонтах  их  количе¬
ство  меньше,  а  в  иллювиальных  —  больше,  чем  в  почвообразую¬
щей  породе.  О  том,  что  эти  изменения  не  есть  результат  исход¬
 28

ной  неоднородности  последней,  можно  косвенно  судить  по  одно¬
родному  распределению  фракции  1—0,25  мм.  Глубокая  вьпце-
лоченность  почвы  от  карбонатов  отражается  на  величине  поте¬
ри  от  промывания  кислотой  —  фракция  Пнс1  становится  замет¬
ной  лишь  в  гор.  ВС,,.
 Профиль  типичного  чернозема  (слева)  имеет  Аочти  постоян¬
ное  содержание  тонких  частиц  во  всех  горизонтах.  Незначитель¬
ное  увеличение  их  количества  в  верхней  (0—80  см)  толще  объ¬
ясняется  высоким  содержанием  гумусовых  веществ  с  коллоид¬
ными  свойствами.  Заметное  увеличение  фракции  Пна  связано
с  тем,  что  на  этой  глубине  начинается  карбонатно-иллювиаль¬
ный  горизонт  с  повышенным  содержанием  СаСОз.
 1.3.  АГРЕГАТНОЕ  СОСТОЯНИЕ
 В  природных  условиях  обычно  лишь  часть  механических  эле¬
ментов,  слагающих  почву,  располагается  обособленно,  не  взаи¬
модействуя  с  другими  твердыми  частицами.  В  большинстве  же
случаев  они  тем  или  иным  способом  скреплены  с*  «соседями»,
образуя  агрегаты  различной  сложности,  величины  и  формы.
Причинами  взаимного  соединения  механических  элементов  яв¬
ляются,  во-первых,  поверхностная  энергия  дисперсной  систе¬
мы  —  почвы;  во-вторых,  наличие  в  ней  клеящих  веществ  (пере¬
гной,  слизистые  выделения  живого  населения  почвы,  неоргани¬
ческие  цементы:  карбонаты  кальция,  гидроксиды  железа  и  т.  д.).
Причинами  разделения  сцементированной  почвенной  массы  на
структурные  отдельности  являются,  во-первых,  объемные  и  фа¬
зовые  изменения  в  почве,  связанные  с  набуханием  и  усадкой
при  увлажнении  и  иссушении,  замерзании  и  оттаивании;  во-вто¬
рых,  активное  рыхление  и  перемещение  почвенной  массы  жи¬
вотными,  а  в  окультуренных  почвах  —  механическая  обработка.
 Способность  почвенной  массы  распадаться  при  крошении  на
комки,  или  агрегаты,  называют  структурностью,  а  самую  фор¬
му  и  размеры  комков  —  структурой  (в  узком  смысле  этого  сло¬
ва).  Выделяются  три  группы  почвенных  агрегатов,  различаю¬
щихся  по  размерам,  а  также  по  свойствам  и  происхождению:
i)  микроагрегаты  <0,25  мм;  2)  макроагрегаты  (агрономически
ценная  структура)  —от  0,25  до  10,0;  3)  глыбистая  часть  почвы
(мегаструктура)  —  >10  мм.
 Почвенные  агрегаты  (главным  образом,  микроагрегаты),  об¬
разованные  непосредственно  из  первичных  механических  3ie-
ментов,  называют  агрегатами  первого  порядка.  Объединяясь
между  собой  силами  остаточных  валентностей,  а  также  благо¬
даря  слипанию,  стягиванию  водными  пленками  и  менисками,
склеиванию  цементирующими  веществами,  они  могут  образо¬
вывать  агрегаты  второго,  третьего  и  т.  д.  порядков,  имеющие
размеры  макроагрегатов.
 Наибольшее  количество  макроагрегатов  высших  порядков  и
 29

максимальная  прочность  этих  агрегатов  наблюдаются  в  почвах,
богатых  перегноем  и  свежими  корневыми  остатками  и  обильно
заселенных  аэробными  микроорганизмами  и  мезофауной,  на¬
пример  в  гор.  А  чернозема  целинного,  а  также  в  хорошо  окуль¬
туренных  'почвах.  Поэтому  уже  самое  присутствие.  большого
количества  прочных  макроагрегатов  высших  порядков  является
диагностическим  признаком  перегнойно-аккумулятивных  гори¬
зонтов,  где  активно  идет  или  имел  место  в  прошлом  дерновый
процесс.
 Не  гумусовые  горизонты  почв  такой  совершенной  структуры
не  имеют.  Они  либо  распылены,  либо  обладают,  плитовидной,
кубовидной  или  призмовидной  мегаструктурой  со  слабыми  свя¬
зями  между  составляющими  каждого  агрегата.  Плитовидная
структура,  за  исключением  тех  случаев,  когда  она  унаследова¬
на  от  слоистой  почвообразующей  породы  или  связана  с  речным
наилком,  является  диагностическим  признаком  элювиального
горизонта,  кубо-  и  призмовидная  мегаструктура  —  иллювиаль¬
ного.
 Песчаные  почвы,  исключая  хорошо  окультуренные  разности,
не  оструктурены,  их  твердая  фаза  находится  в  раздельночастич¬
ном  состоянии.
 Наиболее  ценной  в  агрономическом  отношении  является
зернистая  или  комковатая  макроструктура  гумусовых  горизон¬
тов  почв,  механически-  и  водопрочная  и  пористая  за  счет  мно¬
гостепенного  «сращения»  более  мелких  агрегатов.  При  тяжелом
механическом  составе  почв  только  такая  структура  может,обес¬
печить  оптимальную  водопроницаемость,  водо-  и  воздуховмести-
мость,  скорость  капиллярного  подъема  влаги  к  испаряющей
поверхности,  тепловые  свойства  и  тем  самым  оптимальный  фи¬
зический  режим.  Поэтому  повышение  плодородия  почв  тяже¬
лого  механического  состава  не  может  быть  достигнуто  без  улуч¬
шения  их  структурного  состояния  с  помощью  мероприятий,  ак¬
тивизирующих  дерновый  процесс  (подбор  высокопродуктивных
смесей  многолетних  трав,  внесение  органического  вещества,
кальция  и  др.),  и  применения  искусственных  структурообразо-
вателей-полимеров.  Большое  значение  имеет  влажность  почвы
при  ее  механической  обработке  и  в  период  зимнего  промер¬
зания.
 В  некоторых  почвах  (сероземы,  красноземы)  агрономически
ценными  являются  и  микроагрегаты,  которые  в  меньшей  мере,
чем  макроагрегаты,  но  все  же  способствуют  созданию  рыхлого
сложения.  Положительная  роль  микроструктуры  в  любых  поч¬
вах  определяется  и  тем,  что  микроагрегаты  представляют  со¬
бой  «строительные  элементы»  макроструктуры.  Кроме  того,  со¬
став  и  свойства  микроагрегатов  помогают  понять  процессы
формирования  и  разрушения  макроструктуры.
 В  связи  с  огромной  значимостью  структурного  состояния
почвы  для  ее  плодородия  очень  важно  изучение  количествен¬
 30

ных  методов  его  оценки.  Она  включает  определение  общего  ко¬
личества  микро-  и  макроагрегатов,  их  распределение  по  разме¬
рам  и  измерение  некотррых  показателей,  характеризующих  их
свойства.
 Анализ  структурного  состояния  выполняют  на  специально-
отобранных  в  5-кратной  повторности  с  каждого  исследуемого-
участка  образцах  объемом  1000—3000  см3.  Их  отваливают  ло¬
патой  из  каждого  горизонта  и  для  лучшего  крошения  сбрасы¬
вают  с  высоты  около  0,5  м  на  разостланную  ткань,  после  чего
упаковывают  и  транспортируют  таким  образом,  чтобы  исклю¬
чить  сминание,  сдавливание  во  влажном  состоянии.  Отбору
образцов  должно  сопутствовать  морфологическое  описание
структуры  по  принятым  в  почвоведении  признакам  (тип  и  вид,
соотношения  между  оструктуренной  и  распыленной  массой,
число  порядков  в  педах  и  т.  д.)  (см.:  Розанов,  1983).
 1.3.1. 	МИКРОАГРЕГАТНЫЙ  СОСТАВ  ПОЧВЫ
 В  теоретических  и  практических  (агрономических,  мелиора¬
тивных)  целях  необходимо  бывает  выяснить,  в  какой  мере  ме¬
ханические  элементы  соединены  в  микроагрегаты  и  насколько*
водостойки  эти  микроагрегаты.  Для  этого  определяют  микро-
афегатный  состав  почвы,  т.  е.  ^относительное  содержание  водо-
стойких  агрегатов  разного  размера  (0,25—0,05, 	0,05—0,01,
 0,01—0,005,  0,005—0,001  и  <0,001  мм).
 Подготовка  образца  к  микроагрегатному  анализу  может
быть  различной  в  зависимости  от  поставленной  задачи.  Обычно*
она  сводится  к  продолжительному  намачиванию  почвы  в  воде  1
без  добавления  диспергирующих  веществ  и  последующему  ме¬
ханическому  взбалтыванию  суспензии.  Продолжительность  на¬
мачивания  и  интенсивность  механического  воздействия  можно
варьировать,  получая  для  каждой  почвы  ряд  данных  о  содер¬
жании  агрегатов  разной  степени  устойчивости.  Ниже  приводит¬
ся  вариант  метода,  предложенный  Н.  А.  Качинским  (1958).
 Разделение  фракций  при  микроагрегатном  анализе  проводят
так  же,  как  и  при  механическом,  с  помощью  пипетки.  Скорости
падения  частиц  в  воде  определяют  по  формуле  Стокса,  прини¬
мая  условно,  что  плотность  агрегатов  такая  же,  как  и  плот¬
ность  механических  элементов.  На  самом  деле  пористые  микро¬
агрегаты  падают  в  жидкости  медленнее,  чем  сплошные  части¬
цы.  По  данным  С.  В.  Астапова,  величина  поправки,'  на  которую
нужно  умножить  время  падения  каждой  фракции  (или  разде¬
лить  глубину  взятия  пробы),  составляет  1,48.  Однако  в  суспен¬
зии  одновременно  находятся  и  микроагрегаты,  и  механические
 1  Для  засоленных  почв  вместо  дистиллированной  воды  применяют  вод¬
ную  вытяжку  из  тех  же  почв  (40  г  почвы  +  1  л  воды  оставить  на  сутки,
взболтать,  отфильтровать).
 3*

элементы  в  неизвестных  пропорциях,  поэтому  введение  поправ¬
ки  не  вполне  правомерно.
 Ход  определения.  10—30  г  почвы,  пропущенной  сквозь
сито  в  1  мм,  помещают  в  колбу  или  склянку  на  500  мл,  зали¬
вают  водой  или  вытяжкой  из  почвы  (около  250  мл)  и  оставля¬
ют  на  24  ч.  Затем  суспензию  встряхивают  на  мешалке  с  гори¬
зонтальными  толчками  в  течение  2  ч.
 По  окончании  взбалтывания  содержимое  переносят  в  ци¬
линдр  для  фракционирования  (1000  или  1200  мл)  через  сито  в
0,25  мм;  почву  на  сите  осторожно  промывают  струей  воды  до
просветления  стекающей  жидкости.  Макроагрегаты  >0,25  мм
собирают  с  ситами  учитывают.  В  цилиндр  доливают  до  метки
дистиллированную  воду;  в  случае  применения  водной  вытяжки
наливают  в  него  оставшуюся  вытяжку,  а  недостающее  до  метки
количество  дополняют  водой.
 По  Приложению  1  находят  интервалы  взятия  фракций  и  да¬
лее  поступают,  как  при  механическом  анализе.  Расчет  содержа¬
ния  фракций  ведут  в  процентах  на  высушенную  при  105  °С  на¬
веску.
 Для  определения  количества  только  агрегатов  в  каждой
фракции  анализа  из  данных,  полученных  в  микроагрегатном
анализе,  вычитают  процент  механических  частиц  соответствую¬
щих  размеров.
 По  данным  механического  и  микроагрегатного  анализа  рас¬
считывают  показатели  микроагрегированности  почв:
 1) 	«фактор  дисперсности»  по  Н.  А.  Качинскому:
 /Гк=~100,
 где  а  —  содержание  ила  при  микроагрегатном  анализе;  б  —  то
же,  при  механическом  анализе.  Чем  выше  Кк,  тем  менее  проч¬
на  микроструктура  почвы;
 2) 	«фактор  структурности»  (100%—Кк)  характеризует  во¬
доустойчивость  микроагрегатов  и  потенциальную  способность
почвы  к  оструктуриванию;
 3) 	число-агрегации  по  В.  Н.  Димо:
 КЛ  =  ЪА-ЪЧ,
 где  ЕЛ—  сумма  микроагрегатов  0,25—0,01  мм;  2.4—  сумма
частиц  такого  же  размера;
 4) 	число  агрегации  по  Н.  Д.  Пустовойтову:
 Кп=1>А-ЪЧ,
 где  ЕЛ  —  сумма  агрегатов  1—0,01  мм;  24—  сумма  частиц  тех
же  размеров.
 Набор  показателей  микроагрегированности  удобно  исполь¬
зовать  для  сравнительной  характеристики  почв,  подвергнутых
какому-либо  оструктуривающему  воздействию  (например,  вне-
 32

сснию  извести),  при  котором  изменяется  мпкроагрегитнын  со
став.  Эти  показатели  хорошо  выявляют  различия  и  между  ге¬
нетическими  горизонтами  почв
 1.3.2. 	МАКРОАГРЕГАТНОЕ  (СТРУКТУРНОЕ)
 СОСТОЯНИЕ  ПОЧВЫ
 Для  агрофизической  оценки  макроагрегатного  состояния
почвы  определяют  ряд  количественных  показателей:  распреде¬
ление  агрегатов  по  размерам,  устойчивость  к  действию  воды
(водопрочиость  или  водостойкость),  а  также  плотность,  пороз-
пость  п  механическую  прочность  агрегатов.
 Для  определения  общего  содержания  arpeiaTOB  и  распреде¬
ления  и\_по  размерам  почвенные  образцы  фракционируют  на
ситах,  выполняя  так  называемое  сухое  просеивание.  Из  спе¬
циально  отобранных  для  анализа  структуры  образцов,  доведен¬
ных  до  воздушно-сухого  состояния,  берут  навеску  не  менее
500  г.  Чем  больше  навеска,  тем  более  представительными  бу¬
дут  результаты.  Можно  подвергнуть  просеиванию  весь  имею¬
щийся  образец  (с  тем  чтобы  впоследствии  вновь  соединить  все
Фракции  и,  хорошо  перемешав  их,  выполнять  все  другие  запла¬
нированные  для  данной  почвы  анализы).  В  этом  случае  обра¬
зец  взвешивают  целиком  (можно  вместе  с  упаковкой,  а  потом
отдельно  упаковку),  а  затем  порциями  переносят  на  колонку
сит,  включающую  сита  с  размерами  отверстий  10,  7,  5,  3,  ),
0,5  и  0,25  мм  и  снабженную  поддзном  и  крышкой.  Собранную
колонку,  накрытую  крышкой  (не  гутать  крышку  с  поддоном!
Попытка  использовать  крышку  в  качестве  поддона  приводи!
к  порче  сит),  с  порцией  почвы  наклоняют  из  стороны  в  сторону,
производя  таким  образом  просеивание.  Не  следует  встряхивать
сита,  чтобы  не  происходило  механического  измельчения  агрега¬
тов.  Верхние  сита  по  мере  прохождения  через  них  мелких  агре¬
гатов  одно  за  другим  снимают.  По  окончании  просеивания  со¬
держимое  сит  и  поддона  переносят  на  листы  бумаги  и  взвеши¬
вают  с  точностью  до  0,1  г.  Фракции  хранят  в  бумажных  паке¬
тах  для  последующих  анализов.
 Рассчитывают  процентное  содержание  фракций  >10,  10—7,
7—5,  5—3,  3—1,  1—0,5,  0,5—0,25  и  <0,25  («пыль»,  оставшаяся
на  поддоне).
 1.3.3. 	ОЦЕНКА  СТАБИЛЬНОСТИ
ПОЧВЕННЫХ  АГРЕГАТОВ
 1.  Определение  содержания  условно-водопрочных1  агрегатов
 1  Агрегаты,  которые  не  разрушаются,  если  их  погрузить  в  воду  сухими,
называются  безусловно-водопрочными.  Условно-водопрочными  являются
агрегаты,  не  подвергнутые  столь  жесткому  воздействию:  из  них  предвари¬
тельно  полностью  (под  вакуумом)  или  большей  частью  (в  результате  посте¬
пенного  капиллярного  увлажнения)  удален  воздух,  что  исключает  так  назы¬
ваемый  эффект  Павлова  —  разрыв  агрегатов  защемленным  воздухом,  расши¬
ряющимся  за  счет  выделяемой  почвой  теплоты  смачивания
 3  Заказ  К»  330
 33

(мокрое  просеивание  по  Н.  И.  Саввинову  в  модификации  ка¬
федры  почвоведения  ЛГУ).  Из  фракций  сухого  просеивания
составляют  среднюю  пробу  для  мокрого  просеивания,  равную
50  г:  из  каждой  фракции  отвешивают,  ца  .технических  весах  ко¬
личество  почвы  в  граммах*  равное  половине  процентного  содер¬
жания  данной  фракции  (например,  из-фракции,  содержание  ко¬
торой  равно  36,2%,  отвешивают  18,1  г.).  Чтобы  нижнее  сито
чрезмерно  не  забивалось,  рекомендуется  в  среднюю  пробу  не
включать  фракцию  <0,25,  которая  в  конечном  счете  все  равно
проходит  через  сита  и  непосредственно  не  учитывается.  После¬
дующий  расчет  водопрочных  фракций  ведут  на  навеску  50  г
 Cirfo  с  размерамй  отверстий  10  тим  накрывают  фильтром  или
лоскутом  ткани,  оставив  небольшую  щель  для  выхода  воздуха
при  последующем  погружений  сит  в  воду.  Переносят  на  покры
тое  сито  среднюю  пробу.  Сито  помещают  в  плоскую  чашку  с
водой  таким  образом,  чтобы  фильтр  касался  воды,  а  агрегаты
капиллярно  насыщались,  и  оставляют  на  10  мин.
 Собирают  колонку  enf  (без  поддона),  присоединяют  к  ней
сверху  сито  с  увлажненной  почвой  и  надевают  на  ручкй-высту-
пы  сит  специальную  скобу-держатель.  Погружают  колонку  в
бак,  в  который  налита  вода  с  таким  расчетом,  чтобы  ее  уро¬
вень  был  на  5—6  см  выше  борта  верхнего  сита  поставленной
на  дно  колонкц.  Осторожно  под  водой  вытягивают  фильтр,  да¬
вая  комочкам  почвы  упасть  на  сита.  Проводят  просеивание  под
водой,  медленно  поднимая  колонку  до  уровня,  показанного  на
рис.  7  (агрегаты  не  должны  появляться  над  водой!),  и  быстро
погружая.  Так  повторяют  10  раз,  а  затем  снимают  верхние  сита
с  диаметром  отверстий  >1  мм,  не  вынимая  из  воды  остальных
Снятые  сита  с  агрегатами  ставят  на  стол  в  наклонном  положе¬
нии,  подкладывая  под  край  карандаш,  палочку  и  т.  п.  Остав¬
шиеся  сита  опускают  еще  3—5  ,раз  и  вынимают  из  воды.  Фрак¬
цию  с  каждого  сита  собирают,  доводят  до  воздушно-сухого  со¬
стояния  и  взвешивают.  При  этом  возможны  следующие  .ва¬
рианты:  '
 а) 	сразу  после  извлечения  сит  из  бака  переносят  с  помощью
промывалки  водопрочные  агрегаты  в  большие  фарфоровые  чаш
ки  (можно  использовать  поддон  сит),  сбивают  избыток  воды  и
собирают  фракции  ,  э  малые,  чащкц  (бюксы)  или  на  фильтры.
Просушивают  на  воздухе  иди.  на  'зрдднрй  фане  и  взвешивают:
 б) 	сита  с  водопрочными'  !  агрегатами  обсушивают  снизу
 фильтровальной  бумагой,  каждое  .сито  подуобертываюх  снизу
обычной  бумагой  (рис.  8),  помещают  в  нагретый  хушильнын
шкаф  (не  накладывая  вплотную  одно  на  другое/),  доводят
до  сухого  состояния,  а  затем  высыпают  почву  с  каждого  сита
на  лист  бумаги  и  взвешивают. 	, 	,, 	>,  .
 Так  как  навеска  при  мокром  просеивании  составляла  50  г,
для  расчета  процентного  содержания  фракций  i^iaccy'  каждой
умножают  на  2.  Содержание  фракции  <0,25  мм  находят  по
 34

разности,  зная  суммарное  содержание  остальных  фракций1.
 Если  почва  содержит  частицы  гравия.и  крупного  песка,  ре¬
зультаты  агрегатного  анализа  получаются  искаженными.  В  этих
случаях  фракции  агрегатов  после  взвешивания  увлажняют  в*
 Рис.  7.  Макроагрегатный  анализ  поч¬
вы  (мокрое  просеивание  по  Савви-
нову  на  колонке  сит,  дно  и  крышка
сняты).
 Положение  сит  относительно  воды  в  мо¬
мент  максимального  поднятия  колонки.
 Рис  8’.  Размещение  сиг
с  агрегатами  при  сушке:
 1  —  сита,  2'—  бумажные  под1
Доны.
 фарфоровых  чашках  и  растирают  резиновой  пробкой.  Остав-
шиеся  крупные  частицы  отмывают  от  мелкозема,  высушивают,,
взвешивают  и  находят  их  процентное  содержание,  которое  вы¬
читают  из  содержания  агрегатов. 	'
 Н'Сухое,  и  мокрое,(просеивание  ведут  не  менее  чем  в  трой¬
ной  ровторнаоти..  Kji,  ■
 Результашц1агрегатного  анализа  выражают  графически,  как>
и  результаты  мехацического  анализа  (см.  рис.  5,  а  и  б).  Струк¬
турное  еоотояние-почвы  оценивают  по  суммарному  содержанию-
агрегатов  агрономичечки  ценных  размеров  (от  10  до  0,25  мм)'.
По  шкале,  предложенной  С.(И-  Дрлговым  и  П.  У.  Бахтиным,,
почва,  содержащая  более,  80%  воздуцщо-сухих  и  более  70%
водопрочных  агрегатов,  имеет  отечное.  структурное  состояние,,
80—60%  сухих  и  70—55%  водопрочных  —  хорошее;  60—40%
сухих  и  55—40%  водопрочных  —  удовлетворительное;  при  со¬
 .  3*
 35

дери.агшпг  тех  га  других  агрегатов  40—20%  —состояние  неудо¬
влетворительное  и  менее  20%  —плохое.
 %  Определение  во  до  прочности  агрегатов  капельным  мето¬
дом.  Метод,  предложенный  Д.  Г.  Виленским,  позволяет  оценить
устойчивое!ь  отдельных  агрегатов  почвы  к  действию  капель
волш  (дождя).  Сконструированный  им  прибор  позволяет  рабо¬
тать  сразу  с  десятью  агрегатами.  При  отсутствии  прибора  мож¬
но  пользоваться  обычной  бюреткой.  Исследуемый  агрегат  по
мещают  под  бюреткой,  чтобы  расстояние  между  ее  кончиком
и  агрегатом  было  5  см.  Основанием,  на  которое  укладывают
агрегат,  служит  ажурная  вороночка  —  спираль  из  нержавею¬
щей  проволоки,  с  расстоянием  между  витками  1  мм  или  пара
предметных  стекол,  слегка  смазанных  вазелином  и  установлен¬
ных  наподобие  раскрытой  книжки  (угол  90°,  щель  между  стск-
дамиЛ'мм).  Вороночку  или  стекла  помещают  над  горлом  кол
бы  (для  закрепления  стекол  в  нужном  положении  удобно  поль
зеваться  пластилином).
 Ход  определения.  Отбирают  50  агрегатов  определен¬
ного  размера  (обычно  берут  среднюю  по  размерам  фракцию
3—5>мм).  Испытуемый  агрегат  помещают  на  вороночку  или  в
щель  между  стеклами,  и,  установив  расстояние  до  носика  бю¬
ретки  (путь  капли)  в  5  см,  открывают  кран  бюретки,  выпуская
воду  частыми  каплями.  Размывание  считают  законченным,
когда  агрегат  распадается  на  более  мелкие  агрегаты,  которые
проходят  через  миллиметровые  отверстия.
 Водоустойчивость  определяется  количеством  воды  (в  мил¬
лилитрах),  которое  необходимо  для  разрушения  агрегата  Иi
данных  по  50  агрегатам  выводят  среднюю  величину  для  изучае¬
мой'фракции.
 5;  Определение  водопрочности  агрегатов  по  их  размоканию
вг.  воде.  Метод,  предложенный  П.  И.  Андриановым  и  усовершен¬
ствованный  Н.  А.  Качинским,  позволяет  учесть  устойчивость
агрегатов  при  длительном  насыщении  водой.  Агрегаты,  отобран¬
ные  из  определенной  фракции,  помещают  на  пористую  подлож¬
ку,  кай  ил  :ярно  увлажняют,  потом  затопляют  водой  и  подсчиты¬
вают  число  расплывшихся  комочков  в  определенные  интервалы
времени.
 Ход  определения.  50  или  100  агрегатов,  отобранных
из  какой-либо  фракции  (обычно  3—5  мм),  правильными  ряда¬
ми  (для  удобства  подсчета)  помещают  на  предварительно  рас¬
черченную  фильтровальную  бумагу  (или  ткань)  2,  положенную
ва  подставку  (например,  перевернутое  сито)  так,  чтобы  края
ее'свешивались  (см.  рис.  9).  Чтобы  бумага  не  бугрилась  при
увлажнении*  ее  прижимают  грузиками  3  (металлическим  коль¬
цом,  стеклянными  палочками  и  т.  п.).
 Подставку  устанавливают  в  кристаллизатор,  на  дно  которо¬
го  наливают  воду  (до  уровняв),  чтобы  смочить  фильтр  (ткань),
и*  кайиллярно  насыщают  агрегаты  в  течение  3  мни.  После  этеэго

уровень  воды  поднимают,  пока  он  не  окажется  примерно  m
0,5  см  выше  агрегатов  (уровень  5)  и  с  этого  момента  ведут  под
счет  водоустойчивости  агрегатов  способом,  предложенным
Н.  А.  Каминским.  В  рабочей  тетради  расчерчивают  такую  же
сетку,  как  и  на  фильтровальной  бумаге,  и  в  соответствующих
 клетках  проставляют  время
расплывания  агрегатов.  Об¬
щая  продолжительность
опыта  10  мин.
 При  последнем  отсчете,
т.  е.  в  10-ю  мин,  учитывают
(раздельно)  количество  не
только  совершенно  распав¬
шихся  (S),  но  и  частично
распавшихся  агрегатов  (7).
По  записи,  сделанной  в  сет¬
ку,  подсчитывают  количест¬
во  агрегатов,  распавшихся  в
1,  2,  3-ю  и  т.  д.  минуты
(табл.  7).  За  число  агрега¬
тов,  совершенно  распавших¬
ся  в  10-ю  минуту,  принима¬
ют  сумму  совсем  распавших¬
ся  и  половину  количества
агрегатов,  затронутых  рас¬
падом.  Для  суммарной  оцен¬
ки  водоустойчивости  почвы
предложено  умножать  коли¬
чество  агрегатов,  распадаю¬
щихся  в  разное  время  и  не-
распавшихся  за  10  мин,  на
больший,  чем  дольше
 Рис.  9.  Определение  водопрочпости  агре¬
гатов  по  их  размоканию  в  воде.
 а  —  приспособление  для  увлажнения  агрега¬
тов  (пояснения  в  тексте);  б  —  участок  расчер¬
ченного  фильтра  с  агрегатами:  нераспавши-
мися  (5),  частично  распавшимися  (7)  и  пол¬
ностью  рлепавишмнен  (8).
 поправочный  коэффициент,  тем
сохранялась  данная  группа  агрегатов
(см.  табл.  7).  Далее  рассчитывают  показатель  водопрочности:
суммируют  количества  агрегатов,  распавшихся  с  первой  по  де¬
сятую  минуту,  а  также  не  распавшихся  через  10  мин,  умножен¬
ные  на  соответствующие  коэффициенты,  и  делят  на  исходное
число  агрегатов,  т.  е.  на  50.
 В  табл.  7  приводятся  данные  о  динамике  разрушения  50  аг¬
регатов,  отобранных  из  пахотных  горизонтов  дерново-подзо¬
листой  суглинистой  почвы  (обр.  №  1)  и  типичного  суглинистого
чернозема  (обр.  №  26).  Агрегаты  дерново-подзолистой  почвы
за  10  мин.  распадаются  полностью,  причем  15  из  них  —  уже  в
первую  минуту.  Большая  же  часть  агрегатов,  выделенных  и*
чернозема,  сохраняется  в  течение  всего  опыта.  Таким  образом,
метод  хорошо  выявляет  различия  в  водостойкости  агрегатов  из
разных  почв.  Результаты  анализа  можно  выразить  и  графиче¬
ски,  откладывая  на  горизонтальной  оси  время  в  минутах,  а  по
вертикальной  —  процент  распавшихся  агрегатов.
 37

Кроме  устойчивости  по  отношению  к  воде,  важным  показа¬
телем  качества  структуры  является  пористость  агрегатов.  Этот
 Таблица  7  Динамика  разрушения  агрегатов  при  размокании  в  воде
и  расчет  показателя  водолрочности  (по  Андрианову  —  Каминскому)
 Время  от-
.счета,  мин
 Поправочный
 коэффициент,
 к
 Образец  №  1
 Образец  .№  26
 число  распав¬
шихся  апче-
гатов  п
 п  к
 п
 п  к
 il
 2
 3  1
 4  I
 1  5  |
 6  *
 ll
 5
 5*
 75
 0
 о
 2
 •  15
 1
 15
 2
 30
 3
 25
 0
 0
 0
 0
 4
 3  5
 4
 140
 0
 0
 5  ,
 45
 0
 <>г
 1
 45
 6
 55
 6
 330
 0
 0
 7
 65
 8
 5‘>0
 3
 195
 8
 75
 2
 150''
 0
 0
 9
 85
 3
 225  •  ‘
 0
 0
 10
 95  -
 И
 1045  ,
 4
 380
 die  распа¬
 лись
 100
 0
 0
 40
 4000
 '
 1250/.
 '■
 ,  14650
 Общее  ко¬
 >  ,  1  .
 личество  *
 50,
 ,  ‘  50.
 агрегатов
 ,  ,
 Показатель
 ■
 водопроч¬
 1  50,0
 93,0
 ное™,  %
 показатель  будет  рассмотрен  в  глцве  о  плотности  и  порозности
почвы.

Глава  2
 Плоуррсуь  и  порозность  почвы
 Выделяют  собственно  плотность  почвы  (старое  название  —
удельный  вес  твердой  фазк  ‘почвы)  и  плотность  сложения  поч¬
вы  (синонимы:  ^б^емная  плотность,  объемная  масса;  старые
названия'—об/ьемныц  вес,  удельной  вес  скелета  почвы).
 2.1.  ПЛОТНОСТЬ  почвы
 Плотность  почвы  (d)  представляет  собой  среднее  значение
плотностей  всех  компонентов,  слагающих  твердую  фазу  почвы.
Ее  величина  определяется  минералогическим  составом  почвы  и
содержанием  в  ней  органического  вещества;  от  упаковки  поч¬
венных  частиц  величина  плотности  не  зависит.  Кварц,  полевые
шпаты,  большая  часть  глинистых  минералов  имеют  d  2,60—2,70,
железистые  минералы  (лимонит  и  др.)  —  3,0—4,0;  органическое
вещество  почйы—'1,2—1,4.  Поэтому  малогумусные  горизонты
почв,  как  правило,  имеют  d  в  пределах  2,6—2,7  (в  случае  вы¬
сокого  содержания  железа  —  до  2,8),  а  гумусовые  —  2,4—2,6
(см.  Приложение  3).  Таким  образом,  измерив  плотность  почвы,
можно  косвенно  судить  о  ее  химическом  и  минералогическом
составе.
 Величины  d  необходимы  при  определении  механического  со¬
става  почвы  (при  расчете  скорости  падения  частиц  по  формуле
Стокса),  а  также  при  расчете  порозности.
 •  Определяют  плотность  почвы  с  помощью  мерного  сосуда  —
пикнометра  (рис:  10).  Простейшим  пикнометром  может  слу¬
жить  мерная  колба  на  100  мл.  Принцип  метода  заключается  в
том,  что  объем,  занимаемый  твердой  фазой  определенной  на¬
вески  почвы,  учитывают  по  количеству  воды,  вытесненной  этой
навеской  из  пикномётра.  Для  этого  надо  знать:  1)  массу  пикно¬
метра,  заполненного  водой;  2)  величину  навески  почвы  и
3)  массу  пикнометра  вместе  с  почвой  и  водой.
 39

Ход  определения.
 1. 	Заранее  подготавливают  воду,  не  содержащую  углекис¬
лого  газа  и  с  минимальным  содержанием  растворенного  возду¬
ха.  Для  этого  дистиллированную  воду  кипятят  в  колбах  в  тече¬
ние  1  ч,  переливают  в  горячем  виде  в  подогретую  бутыль  с  ту¬
бусом  и  закрывают  пробкой,  сквозь  которую  продеты  трубка
с  патронной  известью  н  термометр.  Воду  охлаждают  и  хранят
в  том  же  помещении,  где  работают  с  пикнометрами.  Колебания
температуры  в  этом  помещении  должны  быть  минимальными.
 2. 	Заполняют  пикнометр  водой,  наливая  ее  через  тубус  бу¬
тыли.  При  этом  нужно  держать  пикнометр  не  за  резервуар,
а  двумя  пальцами  за  горлышко,  чтобы  вода  нс  нагревалась
Пикнометр  типа  мерной  колбы  (рис  10,  /)  заполняют  строго  до
 Рис  10  Типы  пикнометров  (1—4)  для  измерения  плотности  твердой  фазы
 почв.
 а  —  шлиф,  б  —  капилляр
 метки,  чтобы  мениск  не  пересекал  линию  риски,  а  касался  се
в  одной  точке  своим  нижним  краем.  Пикнометры  иного  типа,
с  отсекающими  капиллярами  (2,  3),  доливают  почти  доверху,
чтобы  при  закрывании  пробкой  из  капилляра  вытекло  2—3  кап¬
ли;  пикнометр,  как  на  рис.  10,4  —  доверху.  Обтерев  пикнометр
полотеииом  и  записав  температуру  воды,  пикнометр  взвешива¬
ют  на  аналитических  весах  с  точностью  до  0,001  г.  Каждый
пикнометр  заполняют  и  взвешивают  2—3  раза,  чтобы  умень¬
шить  возможную  ошибку  за  счет  неточного  заполнения  до  мет¬
ки.  При  этом  не  обязательно-  сливать  всю  воду  целиком,  доста¬
точно  отлить  несколько  миллилитров  и  снова  дополнить.
 3. 	Из  предварительно  подготовленной  средней  пробы  почвы,
пропущенной  сквозь  сито  в  1  мм,  берут  на  кальку  навеску  в
10,0  г.
 4. 	Освобождают  пикнометр  от  воды  (воду  сохраняют),  ста¬
вят  его  в  фарфоровую  чашку  или  чашку  Петри  и  через  сухую
воронку  с  коротким  (чтобы  не  забивался  почвой)  тубусом,
вставленную  в  горлышко  пикнометра,  высыпают  в  него  навеску.
Обмывают  воронку  и  горлышко  пикнометра  небольшим  объе-
 40

vom  воды.  Если  какое-то  количество  частиц  почвы  попало  на
стенки  пикнометра  или  на  чашку,  их  также  смывают  в  пикно¬
метр.  Смоченную  почву  оставляют  в  пикнометре  па  несколько
часов,  чтобы  произошло  вытеснение  водой  воздуха.
 5. 	Подливают  в  пикнометр  воду  (чуть  меньше  половины
объема  пикнометра)  и  кипятят  на  электроплитке  в  течение  1  ч
для  удаления  адсорбированного  почвой  воздуха.  Кипение  долж¬
но  быть  слабым  и  равномерным  (при  бурном  кипении  возможен
выброс  содержимого).
 Прокипяченные  пробы  охлаждают  до  комнатной  температу¬
ры.  Для  этого  пикнометры  помещают  в  ванночку  и  выдержи¬
вают  вначале  под  струей  водопроводной  воды,  а  затем  в  воде
комнатной  температуры.
 6. 	Определяют  массу  пикнометра  с  водой  и  почвой.  Для
этого,  убедившись,  что  содержимое  пикнометра  имеет  точно  та¬
кую  же  температуру,  что  в  п.  1,  доливают  пикнометр  дистилли¬
рованной  водой  до  метки,  соблюдая  правила  п.  2,  и  взвеши¬
вают.
 7. 	Рассчитывают  плотность  но  формуле:
 где  d  -4-  плотность,  г/см3;  а  —  навеска  почвы  (в  пересчете  на
высушенную  при  105°С),  г;  б  —  масса  пикнометра  с  водой,  г,
ь’  —  масса  пикнометра  с  водой  и  почвой,  г.
 Определение  плотности  почвы  ведут  не  менее  чем  в  двойной
повторности.  Расхождение  между  параллельными  определения¬
ми  не  должны  превышать  0,02  г/см3.
 Примечание.  Указанный  метод  применим  для  незасолен¬
ных  почв.  В  почвах  с  высоким  содержанием  солей  он  дает  за¬
вышенную  величину  d,  так  как  часть  вещества,  находящегося
в  почве  при  обычной  влажности  в  составе  твердой  фазы,  в  пик¬
нометре  перейдет  в  растворенное  состояние,  за  счет  чего  объем
твердой  фазы  уменьшится.  В  засоленных  почвах  плотность  поч¬
вы  определяют  не  в  воде,  а  в  неполярных  жидкостях  (напри¬
мер,  керосине),  не-растворяющих  соли.  В  этом  случае  Для  уда¬
ления  сорбированного  воздуха  пробы  не  кипятят,  а  выдержи¬
вают  в  вакууме.
 2.2. 	ПЛОТНОСТЬ  СЛОЖЕНИЯ  ПОЧВЫ
 Под  плотностью  сложения  (объемной  плотностью,  объемном
массой)  почвы  (р)  понимают  массу  единицы  объема  почвы,  взя¬
той  без  нарушения  ее  природного  сложения  и  высушенной  при
105°С.
 Плотность  сложения  почвы  зависит,  во-первых,  от  тех  жх
причин,  что  и  собственно  плотность  d  (см.  п.  2.1),  а  во-вторых,
от  упаковки  частиц.  Последняя,  в  свою  очередь,  зависит  or
 41

агрегатного  состояния  почвы  и  от  факторов,  определяющих  раз¬
рыхление  или  уплотнение  почвы  (механическая  обработка,  ра¬
бота  роющей  фауны,  динамика  увлажнения  и  иссушения,  про¬
мерзания  и  оттаивания  и  т.  п.).  Органогенные  горизонты  имеют
р  значительно  меньше  1,0.  Для  гумусовых  горизонтов  харак¬
терна  величина  р  1,0—1,3.  В  безгумусовых,  но  не  иллювиальных
горизонтах  она  составляет  1,3—1,5.  Максимальные  в  профиле
величины  р  (>  1,5)  приурочены  к  иллювиальным  горизонтам
или  почвообразующей  породе  (особенно  если  это  моренные  от¬
ложения).
 Песчаные  почвы,  как  правило,  имеют  плотность  сложения,
большую,  чем  почвы  тяжелого  механического  состава,  так  как
последние  всегда  в  какой-то  мере  агрегированы,  а  песчаные  —
нет.  Самые  большие  величины  р  встречаются*  в  глеевых  гори¬
зонтах  и  в  столбчатых  горизонтах  солонцов:  при  d±±%1  Плот¬
ность  их  сложения  приближается  к  2,0.();  '  * 	' 	.  '  1  1
 Величины  р  очень  широко  используются  в  почвоведетши:
для  расчета  запасов  влаги  'И  элементов  пи+ання  (и  их  балан¬
са),  для  расчета  порозности,  поливных  норм  и  т.  д.  Кроме‘того,
плотность  сложения  почвы  —  важный  экологический  показатель
и  характеристика  плодородия  почвы.  Оптимальные  значения  р
для  большинства  сельскохозяйственных  культур—1,1  —1,2  на
суглинистых  и  1,2—1,3  на  песчаных  почвах
 2.2  1.  ПОЛЕВОЕ  ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ПЛОТНО)с+И  СЛОЖЕНИЯ
 Для  определения  величины  р  отбирают  ббр^азЦы’  почвы  с  не¬
нарушенным  сложением  с  помощью  тонкостенных  стальных  ци¬
линдров  —  буров.
 Для  пахотных  горизонтов  почв,  имеющих  небольшую  и  очень
неоднородную  плотность,  нужны  цилиндры  объемом  1000  см3.
Для  более  плотных'  горизонтов  необходимы  цилиндры  100—
250  см3.  В  этих  случаях  удобно  пользоваться  серийными  набо¬
рами,  выпускаемыми  под  названием  «Бур  для  определения
объемного  веса  почвы»  (рис.  11),  куда  входят  цилиндр  1  объе¬
мом  100  см3  и  высотой  4  см  и  приспособления,  обеспечивающие
вертикальное  погружение  цилиндра  (направитель  2,  боек  3,
молоток  4)у  а  также  лопатка  5  для  извлечения  цилиндра  из
почвы  и  алюминиевые  банки  6  с  крышками  для  образцов.  (Ис¬
пользование  банок  дает  возможность  определять  в  одной  пробе
почвы  и  плотность  сложения,  и  влажность.)
 В  торфяных  почвах  для  определения  р  используют  цилинд¬
ры  с  зазубренным  режущим  краем,  который  легко  перерезает
растительные  остатки.  Из  горизонтов  лесной  подстилки  пробы
для  определения  р  берут  с  помощью  рамки  или  шаблона.
 Ход  определения  р  в  горизонте  Аэ.
 1. 	Измеряют  мощность  подстилки  (см)  в  10—20-кратной
повторности'
 42

2, 	Накладывают  рамку  (шаблон)  на  поверхность  подстилки,
с  помощью  ножниц  удаляют  надземные  части  растений.
 3. 	Острым  ножом  прорезают  подстилку  по  внутреннему  краю
 Рис.  11.  Определение  объемной  плотности  (объемной  массы)
 почвы
 а  —  стандартный  комплект  для  определения  (пояснения  в  тексте);
б  —  взятие  проб
 рамки.  Не  снимая  рамки,  отделяют  подстилку  от  минеральных
горизонтов,  без  потерь  собирают  на  лист  бумаги,  пленку  или
в  мешочек  из  ткани  и  упаковывают.  Отбор  проб  с  помощью
рамки  ведут  в  10-кратной  повторности.
 4. 	Доставленные  в  лабораторию  образцы  высушивают  на  воз¬
духе,  а  потом  в  термостате  при  температуре  90—100°С  (в  тер*
мостате  можно  сушить  не  весь  образец,  а  в  отдельных  пробах
определить  гигроскопичность,  и  затем  ввести  поправку)  и  взве¬
шивают  с  точностью  до  1  г.
 5. 	Рассчитывают  р  делением  массы  сухого  образца  на  ею
объем.  Объем  находят  умножением  площади  рамки  на  мощ¬
ность  горизонта  А0.

-  Ход  определения  р  в  минеральных  гори»
зонтах.
 1/  Выкапывают  почвенный  разрез,  выделяют  генетические
горизонты,  намечают  ножом  на  стенках  ямы  их  границы.  В  пре¬
делах  каждого  горизонта  последовательно  подготавливают  го¬
ризонтальную  площадку,  записывают  ее  глубину  и  заглубляю»
Оурпк,  вдавливая  его  сверху  вниз  пли  забивая  с  помощью  на-
нравитсля  и  бойка.  Образцы  берут  либо  сплошной  колонкой,
строго  друг  над  другом,  либо  из  средней  части  каждого  гене¬
тического  горизонта.  Повторность  взятия  3—5-кратная.  Необ¬
ходимо  следить  за  тем,  чтобы  цилиндры  входил-н  в  почву  строю
вертикально,  без'перекосов,  заполнялись  без  зазоров,  вровень
с  краями.
 2. 	Лопатой,  специальной  копалкой  или  ножом  цилиндр  с
почвой  извлекают,  осторожно  обкапывая  его  со  всех  сторон.
Очищают  ножом  от  частиц  почвы,  приставших  снаружи  к  стен¬
кам,  и  обрезают  избыток  почвы  с  нижней,  режущей  части  ци¬
линдра.
 3. 	Определяют  массу  образцов  почвы:
 а) 	при  пользовании  большими  (1000  см3)  цилиндрами  их
взвешивают  прямо  в  поле  на  технических  весах  с  точностью  до
1  г,  затем  почву  из  цилиндра  переносят  на  лист  бумаги,  быстра
отбирают  средние  пробы  в  алюминиевые  бюксы  для  определе¬
ния  влажности  (см.  п.  3.1),  а  также  отделяют,  если  это  необхо¬
димо,  часть  образца  для  последующих  анализов.  Остальную
часть  почвы  высыпают.  Зная  исходное  количество  влажной  поч¬
вы  и  определив  процент  влаги,  высчитывают  массу  сухой  поч¬
вы  в  каждом  цилиндре  и  рассчитывают  р  делением  массы  на
объем;
 б) 	при  пользовании  цилиндрами  меньшего  объема  образцы
целиком  доставляют  в  лабораторию.  Предварительно  их  извле¬
кают  из  цилиндров,  без  потерь  переносят  в  банки  с  крышками
пли  упаковывают  в  бумагу,  мешочки.  Образцы  в  банках  могут
быть  использованы  и  для  определения  влажности  почвы,  дня
этого  их  по  возможности^  быстро  взвешивают  на  технических
весах  с  точностью  до  0,1  г  и  лишь  после  этого  высушивают  на
воздухе,  а  потом  в  термостате,  и  рассчитывают  влажность  ч
плотность  сложения.  Если  влажность  определять  не  нужно,  об¬
разцы  сразу  сушат  и  взвешивают  с  точностью  до  0,1  г  в  высу¬
шенном  состоянии.  Результаты  заносят  в  таблицу  по  прилагае¬
мой  форме:
 Определение  плотности  сложения  почвы  (название,  дата,
место).
 Г  оризоит
 Глгбичт,
 см
 Глубина
взятия
проб,  см
 №
 банки
 Масса  абс  -
с  ухо  й
почвы,  г
 Объем
 Ц1171!И1ра,
 см*
 о
 г  см1
 Сосдчее
по  позтор*
ностям
 1
 1  1  ■
 44

2.2.2. 	ЛАБОРАТОРНОЕ  ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПЛОТНОСТИ  СЛОЖЕНИЯ
 Лабораторными  методами  пользуются  для  определения  и
отдельных  педов  (блоков,  глыбок  и  других  отдельностей,  на  ко¬
торые  почвенная  масса  в  естественном  залегании  разделена  си¬
стемой  внутри-  и  межгоризонтных  трещин),  а  также  раз
личных  фракций  агрегатов,  выделяемых  из  почвы  при  сухом
просеивании.  Естественно,  что  объемная  плотность  таких  от¬
дельностей  больше,  чем  почвы  в  целом:  в  объем,  вырезанный
из  ненарушенной  почвы  (например,  цилиндром)  входят  трещи¬
ны  и  поры  различных  порядков,  в  том  числе  п  крупные,  а  бло¬
ки,  глыбки  и  другие  отдельности,  выделенные  из  межтрещип-
иой  массы,  включают  только  трещины  и  поры  низших  поряд¬
ков.  Поэтому  величина  плотности  структурных  отдельностей
является  важной  характеристикой  почвенной  структуры  как  при
ее  агрофизической  оценке,  так  и  при  диагностике  почвенных
горизонтов.  Эта  величина  необходима  для  расчета  внутриагре-
гатной  и  межагрегатной  порозности  почв  (см.  п.  2.3).
 Главную  трудность  при  определении  р  почвенных  комков
и  глыбок  представляет  измерение  их  объема.  Из  описанных
ниже  методов  первый  и  третий  более  просты,  хотя  и  менее  точ
ны,  чем  другие  два  метода.
 1. 	Определение  объема  агрегатов  погружением  ,в  песок.
 В  мерный  цилиндр  на  250  мл  помещают  взвешенные  структур¬
ные  отдельности  или  отдельный  комок  из  исследуемого  гори¬
зонта.  Общая  масса  почвы  должна  быть  не  менее  50  г.  В  ци¬
линдр  подсыпают  тонкий  песок  до  тех  пор,  пока  он  не  покроет
комки  целиком,  или  же  до  верхней  отметки  цилиндра  и  запи¬
сывают  общий  объем  комков  и  песка.  Затем  содержимое  ци¬
линдра  осторожно  высыпают  на  лист  бумаги  и  тщательно  вы¬
бирают  комки.  Песок  снова  насыпают  в  цилиндр.  Разница  в
объемах  даст  объем  агрегатов.  Плотность  сложения  комков  по¬
лучают  делением  их  массы  (в  пересчете  на  высушенную  при
105°С)  на  объем.
 2. 	Определение  объема  агрегатов  парафиновым  методом.
 Описанный  ниже  упрощенный  вариант  парафинового  метода
применим  для  крупных  (50—100  см3)  комков  и  глыбок  почвы,
так  как  при  их  парафинировании  объем  парафиновой  пленки
пренебрежимо  мал  по  сравнению  с  объемом  почвы.  Техника  же
работы  с  агрегатами  мелких  размеров  более  сложная  (см.  Ва-
дюнина,  Корчагина,  1973).
 Ход  определения.  Взвешенные  на  технических  весах
с  точностью  до  0,1  г  почвенные  комки  диаметром  4—б  см  обвя¬
зывают  тонкой  ниткой.  Комки  на  нитке  по  одному  погружают
па  3—5  с  в  сосуд  с  парафином,  нагретым  приблизительно  до
Ю0°С,  извлекают  п  подвешивают  на  штативе.  Снимают  стекаю¬
щие  капли  парафина  фильтровальной  бумагой  Пленка  шарафи-
 43

на  на  комках  почвы  не  должна  быть  .толстой:  прибавка  в  весе
комков  после  парафинирования  должна  составлять  около  1  г.
Если  пленка  получается  толстой,  нужно  повысить  температуру
парафина  в  сосуде.
 В  мерный  цилиндр  на  500—1000  мл  наливают  воду  с  таким
расчетом,  чтобы  при  погружении  образцов  в  воду  она  не  по¬
днималась  выше  верхнего  деления.  Погружая  образцы  в  воду,
по  объему  воды  в  цилиндре  определяют  объем  каждого.  Плот¬
ность  сложения  находят  делением  массы  образца  на  его  объем.
Описанный  метод  особенно  удобен  для  призмовидных  отдель¬
 ностей.
 3.  Определение  объема  агрегатов  по  вытесняемому  ими  объ¬
ему  воздуха.  Метод  основан  па  том,  что  всякое  физическое
тело  имеет  объем,  равный  объему  вытесненного  им  воздуха.
 Ход  определения
Берут  воронку  с  краном  и
хорошо  пришлифованную  к
верхнему  срезу  воронки
стеклянную  пластинку.  Взве¬
шенные  агрегаты  почвы
(около  50  г)  помещают  на
пластинку  и  накрывают  во-
роцкой  при  закрытом  кране.
Держа  одной  рукой  воронку
за  тубус  выше  крана,  а  дру¬
гой  прижимая  пластинку,
погружают  нижний  край  во¬
ронки  вместе  с  пластинкой
в  воду  на  глубину  примерно
1  см  (рис.  12).
 Под  водой  почву  из-под
Боронки  быстро  удаляют.
Для  этого  пластину  сначала
опускают  вниз,  а  потом  от¬
водят  в  сторону.  На  место
удаляемой  почвы  в  во¬
ронку  поступает  вода.  После
этого  воронку  поднимают  ближе  к  поверхности  (иначе  воздух
в  ней  будет  сжат  и  вода  поступит  в  большем  объеме)  и  под
водой  плотно  закрывают  пластиной.  Вынутую  из  воды  воронку
переворачивают  и  через  кран  сливают  воду  в  мерный  цилиндр
Полученный  объем  будет  соответствовать  объему  комков.  Зная
массу,  находят  объемную  плотность.  Делают  еще  несколько
определений  для  той  же  почвы  и  рассчитывают  среднее  значе¬
ние  объемной  плотности.  Важно  следить  за  тем,  чтобы,  ро-пер-
вых,  воронка  в  воде  не  наклонялась  (иначе  часть  воздуха  из
нее  может  выйти)  и,  во-вторых,  чтобы  пузырьки  воздуха,  выде¬
ляющиеся  из  упавшего  в  воду  комка,  не  попали  в  воронку.
 Рис.  12.  Измерение  объема  почвенных
комков  по  объему  вытесняемого  ими
воздуха.
 /  —  пришлифованная  пластина.
 46

Зная  вес  почвенных  агрегатов  и  найдя  их  суммарный  объем,
рассчитывают  плотность.
 4  Определение  объема  агрегатов  керосиновым  методом.
 В  этом  методе  объем  взятого  для  анализа  количества  агрегатов
1;а  находят  суммированием  объемов  твердой  фазы  1Л,  гигроско¬
пической  влаги  VB  и  впутриагрегатных  пор  Vu:
 V,  =  I/,  -f  l/B  +  Vu
 Объем  твердой  фазы  VT  находят  делением  массы  абсолютно-
сухой  навески  агрегатов  Рлс  на  плотность  почвы  d  (измеренную
пикнометрически  в  отдельной  пробе)
 Vt=P*:d.
 Обьсм  гигроскопической  влаги  Vn  принимают  равным  ее  весо¬
вому  количеству  в  навеске:
 V*  =  P*-Pkc,
 где  Рв(  —воздушно-сухая  навеска.
 Объем  пор  Vn  определяют  по  объему  керосина  1/,„  поглощен¬
ного  воздушно-сухими  агрегатами  при  их  капиллярном  насы¬
щении  в  вакууме.  Объем  керосина  Vu  находят  делением  весо¬
вого  количества  поглощенного  керосина  Ph  на  плотность  керо¬
сина  dh  (измеренную  с  помощью  ареометра):
 Va=VK  =  PK:dk.
 Ход  определения.
 1  Навеску  почвы  (от  300  до  500  г)  переносят  па  колонку
сит  и  проводят  сухой  рассев  (см.  п  1.3  2)  Агрегаты,  которые
не  проходят  через  сито  в  10  мм,  нужно  осторожно  размять  до
размеров  <10  мм.
 2. 	Из  каждой  фракции  отбирают  по  25—50  агрегатов.  Для
этого  нужно  разложить  агрегаты  с  определенного  сита  по  одной
линии  п  брать,  например,  каждый  пятый  или  десятый.  Для  ана¬
лиза  требуется  5—10  агрегатов.  Повторность  5-кратная  для
каждой  фракции.
 3. 	Изготовляют  пз  квадратиков  фильтровальной  бумаги  по-
лобие  плоских  тарелочек  диаметром  25—35  мм  с  загнутыми
краями  высотой  около  0,5  см.  Для  анализа  одного  почвенного
образца  нужно  около  100  таких  тарелочек.
 4. 	Взвешивают  па  аналитических  весах  по  5—10—15  агре¬
гатов  в  стеклянном  бюксе  и  переносят  в  тарелочки  На  дно  ши¬
рокого  кристаллизатора  помещают  2  слоя  фильтровальной  бу¬
маги  и  загружают  туда  тарелочки  с  агрегатами.  Затем  в  кри¬
сталлизатор  осторожно,  не  разбрызгивая,  наливают  керосин  с
таким  расчетом,  чтобы  он  покрыл  только  фильтровальную  бу¬
магу,  при  этом  в  почвенных  агрегатах  произойдет  капиллярное
насыщение  керосином.  Кристаллизатор  с  образцами  оставляют
па  10  мин
 47

5. 	Кристаллизатор  вместе  с  образцами  переносят  в  вакуум¬
ный  эксикатор  с  керосином.  Эксикатор  присоединяют  к  насосу
Кумовского  с  манометром.  Откачивая  воздух,  устанавливают
в  эксикаторе  давление  (по  манометру)  5—10  мм  рт.  ст.  Закры¬
вают  крап  эксикатора,  отсоединяют  насос  и  выдерживают  агре¬
гаты  под  вакуумом  30  мин.  Очень  осторожно  открывая  кран,
впускают  в  эксикатор  воздух,  раскрывают  его,  быстро  достают
одну  из  тарелочек  пинцетом  и  снова  закрывают  эксикатор.
 G.  Снимают  пленку  керосина  с  агрегатов.  Для  этого  перено
сят  их  на  лист  фильтровальной  бумаги  н,  наклоняя  лист  в  раз¬
ные  стороны,  быстро  катают  по  его  поверхности  в  течение
1—2  мин  (не  разрушая  агрегатов)  до  исчезновения  влажного
блеска  (пока  агрегаты  не  станут  матовыми).  Готовые  агрегаты
пересыпают  с  листа  во  взвешенный  бюкс  и  взвешивают  на  ана¬
литических  весах  с  точностью  до  четвертого  знака.  То  же  де¬
лают  с  каждой  порцией  агрегатов.
 Для  расчета  объема  агрегатов  необходимо  в  отдельных  про¬
бах  определить  гигроскопическую  влажность  (для  каждой  груп¬
пы  агрегатов,  не  менее  трех  повторностей)  и  плотность  почвы
(пикнометрически).  Кроме  того,  необходимо  измерить  плот¬
ность  керосина  (ареометрически).
 Рекомендуется  следующая  форма  записи  аналитических  дан¬
ных  и  расчета  объема,  плотности  и  порозности  агрегатов:
 Название  почвы;  горизонт,  глубина,
плотность  почвы  1d):  г/см1
 Размер  агрегатов,  мм
 Показатели
 7—5
 1
 2  |  3  4(5
 Гигроскопич.  влага  (ГВ),  .%
 Навеска  агрегатов  до  насыщения  Г/'ис'.  г
Павсска  после  насыщения  i/'.Л  г
/Масса  керосина  />K»PM  —  Яис),  г
Абсолютно-сухая  навеска
 юо  -  га  „
 Рк  —  100  '  az-  г
 Объем  воды  (Кв  =/V  -  Рас)*  см*1
Объем  керосина  (  VK  =  f  \  :  см  ‘
 Объем  навески  почвы  (  V?  =  Рлс  :  d)t  см"
Сумма  объемов  воды,  керосина  и  почвы
(объем  агрегатов)  (  VA  =  VQ  -Ь  VT  +  V  к)
см'*
 Плотность  агрегатов  (on  =/^с:  Vra),  г'см5
Порозность  агрегатов  [Па  =  1—  pa:tf)100|,  ?Р
Среднее  из  5  повторностей
 Примечание  таблица  составляется  для  всех  фракций  агрегатов  >0,5  мм
 48

2.3. 	ПОРОЗНОСТЬ  почвы
 Поровое  пространство  почвы,  т.  е.  совокупность  промежут¬
ков  между  почвенными  отдельностями,  имеет  огромное  значе¬
ние,  так  как  именно  в  порах  твердой  фазы  размещаются  газо¬
образная  и  жидкая  фазы  почвы  и  живые  организмы  («живая
фаза»)  почвы.  От  общего  количества  пор  и  их  размеров  зави¬
сит  как  количественное  соотношение  фаз,  так  и  условия  пере¬
движения  почвенных  растворов,  воздуха,  тепла  и  живых  орга¬
низмов.  Поэтому  порозность  почвы  во  многом  определяет  ее
водные  и  тепловые  свойства,  а  также  водный,  воздушный  и  теп¬
ловой  режимы.  Тем  самым  порозность  почвы  в  значительной
степени  влияет  на  ее  плодородие,  а  также  на  водный  и  тепло¬
вой  баланс  территории  и  круговорот  химических  элементов  в
ландшафте.
 Для  характеристики  порового  пространства  почвы  исполь¬
зуют  несколько  показателей.
 2.3.1. 	ОБЩАЯ  ПОРОЗНОСТЬ
 Общая  порозность  почвы  (пористость,  скважность)  —  сум¬
марный  объем  всех  промежутков  между  ее  частицами  (агрега¬
тами),  выраженный  в  процентах  от  общего  объема  почвы:
 п0бш  =  (1  —  КТ)*1С0,
 где  П0бщ  —  общая  порозность,  %  от  объема;  1  —  общий  объем
почвы;  Vт  —  объем  твердой  фазы.
 Поскольку  величина  VT  может  быть  определена  как  отноше¬
ние  объемной  плотности,  или  плотности  сложения  почвы,
к  плотности  твердой  фазы,  то
 no6l»  =  (l-£)-100,
 где  р  —  объемная  плотность;  d  —  плотность  твердой  фазы
почвы.
 В  раздельночастичных  почвах  поры  располагаются  только
между  механическими  элементами,  в  агрегированных  —  как
между  механическими  элементами,  так  и  между  структурными
отдельностями.  Поэтому  наиболее  низкую  общую  порозность
имеют  полностью  лишенные  структуры  глеевые  горизонты  почв,
столбчатые  горизонты  солонцов  (<30%),  безгумусные  горизон¬
ты  песчаных  почв  (30—35%),  а  также  некоторые  сильно  уплот¬
ненные  осадочные  почвообразующие  породы  (например,  П0бщ
моренных  суглинков  ~30%).  Наиболее  высокая  и  при  этом
стабильная  во  времени  порозность  приурочена  к  высокогумуси¬
рованным  верхним  горизонтам  почв  с  самой  совершенной,  мно¬
гостепенной  структурой  (целинные  черноземы,  дерново-аллю¬
виальные  черйоземовидные  почвы,  дерново-карбонатные  и  т.  п.).
 4  Заказ  №  330
 49

В  гумусовых  горизонтах  песчаных  почв  П0бщ  составляет  40—
50%.  В  остальных  случаях  общая  порозность  верхних  горизон¬
тов  составляет  50—60%  (при  этом  в  •  пахотных  почвах  сразу
после  механической  обработки  она  может  кратковременно  воз¬
растать  до  70%),  а  в  более  глубоких,  безгумусных  —  около
40%.
 Общую  порозность  определяют  обычно  расчетным  путем,
зная  объемную  плотность  почвы  и  плотность  ее  твердой  фазы,
по  приведенной  выше  формуле.  О  величине  П0бщ  можно  также
судить  по  величине  полной  влагоемкости,  выраженной  в  про¬
центах  от  объема  почвы.  Метод  измерения  полной  влагоемко¬
сти  рассмотрен  в  гл.  4.
 2.3.2. 	ВИДЫ  ПОРОЗНОСТИ
 1. 	Капиллярная  и  некапиллярная  порозность.  Капиллярная
порозность  —  суммарный  объем  пор,  занятых  водой  при  влаж¬
ности  почвы,  равной  ее  наименьшей  (предельной  полевой)  вла¬
гоемкости.  Эта  часть  пористости  почвы  является  вместилищем
воды,  удерживаемой  капиллярными  силами.  Капиллярную  по¬
розность  рассчитывают  по  величине  влагоемкости  (см.  п.  4.1.6).
 Некапиллярная  порозность  —  суммарный  объем  пор,  кото¬
рые  при  влажности  почвы,  равной  ее  наименьшей  (предельной
полевой)  влагоемкости,  остаются  свободными,  поскольку  явля¬
ются  слишком  крупными  для  того,  чтобы  удерживать  воду  от
стекания  под  действием  силы  тяжести.  Определяется  по  разно¬
сти  между  общей  и  капиллярной  порозностью.
 2. 	Активная  и  неактивная  порозность.  Активная  пороз¬
ность—  совокупность  пор,  по  которым  почвенная  влага  можег
свободно  перемещаться,  не  испытывая  заметного  притяжения
со  стороны  твердых  частиц.  Неактивная  порозность  —  часть
объема  почвенных  пор,  заполненных  малоподвижной  пленочной
влагой,  связанной  сорбционными  силами.  Неактивную  пороз¬
ность  находят  расчетным  путем,  зная  количество  связанной
воды  (см.  п.  4.1.3—4.1.4).  Активную  порозность  определяют  по
разности  между  общей  и  неактивной.  Активная  порозность
включает  всю  некапиллярную  и  часть  капиллярной  порозности,
неактивная  —  остальную  часть  капиллярной.
 3. 	Порозность  аэрации  и  порозность,  занятая  водой.  Пороз¬
ность  аэрации  —  часть  порового  пространства  почвы,  занятая
воздухом;  выражается  в  %  от  общего  объема  почвы.  В  более
узком  смысле  порозность  аэрации  —  часть  порового  простран¬
ства,  заполненная  воздухом  при  влажности  почвы,  соответству¬
ющей  наименьшей  влагоемкости.  Во  избежание  путаницы  при
втором  толковании  следует  добавлять  «порозность  устойчивой
аэрации»,  исходя  из  того,  что  в  культурных  почвах  влажность,
как  правило,  не  бывает  выше  наименьшей  влагоемкости.  Пороз-
 50

ность  устойчивой  аэрации  практически  равна  некапиллярной
порозности.
 4. 	Агрегатная  и  межагрегатная  порозность.  Агрегатная  по*
розность  (порозность  агрегатов)  —  суммарный  объем  всех  пор,
.находящихся  внутри  структурных  отдельностей  почвы.  Меж¬
агрегатная  порозность  —  суммарный  объем  пор  между  агрега-
тами.
 Порозность  агрегатов  Пагр  рассчитывают,  зная  общую  пороз*
ность  Побщ  и  среднее  значение1  порозности  одного  агрегата
Па,  измеренной,  например,  керосиновым  методом:
 |-|    Па*(100  —  Пофщ)
 Пагр—  100—Па
 Межагрегатную  порозность  Пм-arp  находят  по  разности  меж¬
ду  общей  и  агрегатной:
 Пм*»гр  —  Пв5щ  ПаГр. 	у
 Такой  способ  расчета  агрегатной  и  межагрегатной  порозно¬
сти  применим  лишь  для  почв,  твердая  фаза  которых  целиком
состоит  из  агрегатов  (например,  целинные  черноземы).  Для
почв,  содержащих  заметное  количество  распыленного  материа¬
ла,  т.  е.  микроагрегатов  и  частиц  <0,25  мм,  необходимо  знать
долю  агрегатов  от  общего  объема  почвы.  Так,  при  объемной
плотности  почвы  1,2  г/см3  и  общем  содержании  агрегатов
<0,25  мм  65%  от  массы  почвы  их  доля  от  объема  составит
0,54.  В  этом  случае  межагрегатная  порозность  будет  равна:
 Пм-агр  —  Побщ  0,54  *  Пагр.
 5. 	Дифференциальная  порозность  (распределение  пор  по
размерам).  Представление  о  доле  объема  почвы,  приходящейся
на  поры  того  или  иного  размера,  можно  получить  по  величине
усилия,  необходимого  для  того,  чтобы  удалить  (отсосать)  воду
из  этих  пор:  чем  тоньше  поры,  тем  большим  должно  быть  это
усилие.  При  отсасывающем  усилии  (разрежении)  5  кПа
(0,05  атм)  от  воды  освобождаются  поры  >0,06  мм,  а  точнее
поры,  эффективный  размер  которых  соответствует  цилиндриче¬
ским  порам  с  диаметром  >0,06  мм.  При  возрастании  разреже¬
ния  до  10,  30  и  95  кПа  соответственно  освобождаются  поры  с
эффективными  размерами  0,06—0,03;  0,03—0,01  и  0,01—
0,003  мм;  поры  <0,003  мм  продолжают  удерживать  воду  и  при
наибольшем  из  заданного  набора  разрежений.
 Для  оценки  распределения  пор  по  размерам  используют  ла¬
бораторные  установки  —  вакуум-капилляриметры,  составными
частями  которых  являются  камера  с  тонкопористым  фильтром,
вакуум-насос  и  манометр  для  измерения  разрежения.  Описа¬
 1  Сначала  находят  среднее  для  каждой  фракции  агрегатов,  а  затем  —
для  всех  фракций  с  учетом  процентного  содержания  каждой  из  них.
 4* 	И

ние  принципа  работы  и  устройства  капилляриметров  приводят
ся  в  п.  5.2.4;  1.
 На  рис.  13  показано  соотношение  объемов,  занимаемых  твер
 Рис.  13.  Соотношение  объема  твердой  фазы  и  пор  по  профилю  серой  лесной
суглинистой  почвы  на  лессе.
 I:  а  —  поры  «устойчивой  аэрации»;  б  —  поры,  заполняемые  водой  легкоподвижной  (/),
среднеподвижной  (2)  и  практически  неподвижной,  недоступной  растениям  (3);  II
в  —  размеры  пор:  4  —  >0,3;  5  —  0,3—0,06;  €  —  0,06-0,03,  7  -  0,03-0,01,  8  —  0,01—0.003;  9  —
 <0,003  мм.
 дой  фазой  и  порами  разных  категорий  (на  примере  серой  срел-
не-оподзоленной  лесной  суглинистой  почвы).  В  гумусовом  го¬
ризонте  содержится  более  60%  пор,  что  отвечает  оптимальным
значениям  П0бщ  (см.  табл.  8).  При  этом  на  долю  пор  устойчи¬
вой  аэрации  приходится  половина  всего  объема  пор,  а  на  долю
всех  активных  пор  (крупнее  0,003  мм)  —около  2/3.  Благоприят-
 52

fibie  показатели  порозности  в  этом  горизонте  обусловлены  нали*
чием  зернисто-комковатой  структуры  с  хорошо  развитой  внут-
риагрегатной  порозностью,  а  также  активной  роющей  деятель¬
ностью  почвенной  мезофауныу  которая  создает  высокую  меж¬
агрегатную  порозность.  Вниз  по  профилю  снижается  как  общая
порозность,  так  и  доля  крупных  пор,  зато  возрастает  доля  пор,
заполненных  связанной  водой.  Наименее  благоприятны  пока¬
затели  порозности  в  гор.  В2  (60—90  см),  что  объясняется  его
 Таблица  8  Ориентировочные  значения  порозности,  необходимой  для
обеспечения  оптимальных  физических  условий  в  почвах,  %  от  общего
 объема  почвы
 Объект
 Общая
поро  (НОСТЬ
 Порозность
аэрации  >
 Порозность
.'Грегатов
>1  мм
 Поры
 .  <0,003
мм
 Гумусовые  и  пахотные  гори¬
зонты  суглинистых  и  глини¬
стых  почв
 55
 —  65
 >20
 >  35
 <20
 Безгумусные  (подпахотные)
горизонты  тех  же  почв
 40
 •  50
 ^  10
 —
 <  10
 Гумусовые  горизонты  (па¬
хотные  горизонты)  песчаных
почв
 45
 1
 Сл
 О
 >  30
 —
 —
 оглиненностью  (вследствие  иллювиироваиия)  и  низкой  биоло¬
гической  активностью.  Таким  образом,  показатели  порозности
можно  использовать  как  для  агроэкологической  оценки  почвг
так  и  для  их  диагностики.

Глава  3
 ВЛАЖНОСТЬ  ПОЧВЫ  И  ЕЕ  ИЗМЕРЕНИЕ
 В  почве  всегда  содержится  какое-то  количество  влаги.  Оно
очень  изменчиво  во  времени  и  зависит  от  соотношения  поступ¬
ления  воды  в  почву  (с  атмосферными  осадками,  поливными  и
грунтовыми  водами)  и  расходования  ее  из  почвы  (испарение,
транспирация,  сток  и  т.  д.).  Соотношение  этих  процессов  опре¬
деляется  климатом,  сезоном  года,  положением  почвы  в  рельефе,
растительным  покровом,  хозяйственной  деятельностью  чело¬
века.
 Кроме  перечисленных  причин,  внешних  по  отношению  к  поч¬
ве,  влажность  почвы  зависит  и  от  свойств  самой  почвы  —  влаго-
емкости,  водопроницаемости,  а  также  от  состояния  ее  поверх¬
ности.
 Почвенная  влага  является  практически  единственным  источ¬
ником  влагоснабжения  наземных  растений.  Поэтому  влажность
почвы  определяет  продуктивность  культурных  и  природных  фи¬
тоценозов,  регулирует  состав  последних,  а  также  состав  связан¬
ных  с  ними  зоо-  и  микробоценозов.
 Почвенная  влага  оказывает  огромное  влияние  на  передви¬
жение  веществ  в  почве.  Особенности  водного  режима  почв
обусловливают  в  одних  случаях  вынос  веществ  с  нисходящим
гравитационным  током  влаги,  т.  е.  элювиальный  процесс,  в  дру¬
гих  —  поток  растворенных  веществ  к  поверхности  с  восходящим
током  влаги  в  пределах  капиллярной  каймы  грунтовых  вод,  что
часто  приводит  к  засолению  почвы.
 С  колебаниями  влажности  связаны  процессы  превращения
веществ  в  почве  (их  растворение  и  кристаллизация,  окисление
и  восстановление),  а  также  набухание  и  усадка  почвенной  мас¬
сы  и  т.  п.
 Поэтому  изучение  влажности  почвы  в  ее  сезонной  и  много¬
летней  динамике  —  необходимая  часть  почвенно-генетических,
агропочвенных,  экологических  исследований.  Это  изучение  вклю¬
 54

чает,  во-первых,  собственно  наблюдения  за  динамикой  влажно¬
сти,  которые  складываются  из  суммы  единичных  измерений
влажности  за  некоторый  отрезок  времени,  и,  во-вторых,  обра¬
ботку  и  интерпретацию  полученного  материала.
 Для  измерения  влажности  используют  как  прямые  методы
{в  первую  очередь  термостатно-весовой),  так  и  разнообразные
косвенные  методы.
 3.1. 	ТЕРМОСТАТНО-ВЕСОВОЙ  МЕТОД
 Термостатно-весовой  метод  измерения  влажности  почвы  яв¬
ляется  самым  распространенным  и  надежным,  хотя  и  трудоем¬
ким  методом.  Количество  воды  в  почвенном  образце  учитывают
по  потере  массы  образца  при  высушивании  в  стандартных  ус¬
ловиях.  Этот  метод  широко  используют  в  почвенных  лаборато¬
риях  как  при  разовом  определении  влажности,  самостоятельном
или  сопутствующем  химическим  анализам  (для  расчета  абсо¬
лютно-сухой  навески,  для  расчета  поправки  на  количество  при¬
ливаемой  воды  при  приготовлении  ейятяжки  из  свежих  образ¬
цов  и  т.  п.),  так  и  при  изучении  динамики  влажности  почв.
В  этом  случае  определению  влажности  в  образцах  предшест¬
вует  взятие  специальных  образцов  в  поле.  Это  столь  же  ответ¬
ственная,  сколь  и  трудоемкая  процедура,  детали  которой  опи¬
саны  ниже.
 1. 	Отбор  образцов  для  определения  влажности  нужно  про¬
водить,  выполняя  следующие  требования:
 а) 	в  одну  пробу  не  должен  попадать  материал  из  разных
(смежных)  горизонтов,  различающихся  по  механическому  и  хи¬
мическому  составу;
 б) 	взятые  образцы  влажной  почвы  нужно  немедленно  гер¬
метизировать,  как  можно  быстрее  доставить  в  лабораторию  и
взвесить;
 в) 	чтобы  меньше  нарушать  почвенно-растительный  покров
(особенно  если  почва  влажная  и  легко  продавливается  от  на¬
грузки),  при  взятии  образцов  нужно  использовать  настилы  из
реек,  досок  и  т.  п.
 Образцы  для  определения  влажности  обычно  берут  с  по¬
мощью  бура  из  скважины.  Из  существующих  различных  кон¬
струкций  почвенных  буров  наиболее  доступен  и  достаточно  удо¬
бен  в  работе  серийно  выпускаемый  бур  почвенный  БП-50
(рис.  14).  Он  имеет  два  сменных  режущих  цилиндра  диаметром
50  мм:  один  открытый  снизу  б  —  для  связных  почв  и  грунтов,
другой  закрытый  в  (две  сходящиеся  снизу  лопасти  переходят
в  короткую  спираль)  —  для  сыпучих,  песчаных  и  штангу  с  по¬
движной  рукояткой.  Рабочая  высота  бура  (глубина  бурения)
160  см.
 Перед  работой  рукоятку  бура  закрепляют  с  помощью  спе¬
циального  приспособления  на  нужной  высоте.  Бур  вращают  за
 55

t==\*=)
 зо-
 рукоятку  по  часовой  стрелке  и  вдавливают  в  почву.  При  этом
следят  за  глубиной  его  погружения  по  меткам,  нанесенным  на
а 	h 	А 	буре  через  5  или  10  см.  Пробы
 почвы  берут  послойно  (0—5,
5—10,  10—20  см  и  т.  д.;  во  вто¬
ром  метрё*  допустимо  увеличе¬
ние  интервала  до  20—25  см).
По  мере  заполнения  бур  извле¬
кают,  быстро  очищают  ножом
поверхность  содержащейся  в
нем  пробы  и  ножом  же  быстра
извлекают  пробу  на  заранее
подготовленный  лист  фанеры,
жести  и  т.  п.  Как  можно  быст¬
рее  перемешивают  пробу  и  от¬
бирают  часть  ее  в  1—2  алюми¬
ниевых  бюкса,  заполняя  их  на
2/3—3/4.  Слегка  уплотняют
почву  в  бюксе  и  приглаживают
ее  поверхность  (чтобы  умень¬
шить  прилипание  к  крышкам
и  потери  при  раскрывании).
Бюкс  закрывают  и  записыва¬
ют  его  номер  в  журнале  (см.
форму  записи),  где  указывают
название  почвы  и  ее  главные
 Рис.  14.  Бур  БП-50  для  отбора  проб
почвы  на  влажность.
 a  —  общий  вид;  б  и  в  —  варианты  режу-
щей  части.
 также  глубину  горизонта,
морфологические  признаки  (цвет,  механический  состав,  пластич¬
ность,  включения,  наличие  или  отсутствие  вскипания  от  HCf
и  т.  п.).  Позднее,  в  лаборатории,  заполняют  остальные  графы
этой  записи:
 Глуби¬
на,  см
 №
 бюкса
 Масса  бюксов,  г
 Масса,  г
 Влажность
почвы,  %  от
массы  сухой
почвы
 %—-  •  100
б-в
 Приме¬
 чание
 (описание
 слоя
 почвы)
 с  влажной
почвой
 с  сухой
почвой
 пус¬
 того
 воды
 сухой
 почвы
 a
 б
 в
 а-б
 б-в
 Образцы  для  определения  влажности  можно  отбирать  и  из
свежевыкопанных  разрезов  (со  стенки,  не  освещенной  солнцем
и  предварительно  зачищенной).  Поскольку  рытье  разрезов  бо¬
лее  трудоемкая  работа,  чем  бурение  скважин,  и  к  тому  же
сильнее  нарушает  изучаемый  участок,  разрезы  используют  для
отбора  проб  на  влажность  лишь  попутно,  при  изучении  других
свойств  почвы.
 Заполненные  бюксы  укладывают  по  порядку  (это  ускоряет
лабораторную  обработку)  в  полиэтиленовый  мешок  или  в  сне-
 56

циальный  ящик  с  гнездами  и  следят  за  тем,  чтобы  они  не  нагре-
рались  на  солнце.
 По  окончании  бурения  скважину  обязательно  засыпают,  тща¬
тельно  утрамбовывая  почву  в  ней.
 Бюксы  с  почвой  доставляют  в  лабораторию  (желательно
крышками  вверх,  чтобы  почва  меньше  прилипала  к  ним  из¬
нутри).
 2. 	Взвешивание  бюксов.  В  лаборатории  принесенные  с  поля
бюксы  извлекают  из  упаковки,  расставляют  на  столе  по  поряд¬
ку  и  взвешивают  на  технических  весах  с  точностью  до  0,01  (при
пользовании  малыми  бюксами  и  величине  влажной  навески
30—40  г)  или  до  0,1  г  (при  больших  бюксах  и  навесках).  Каж¬
дый  бюкс  непосредственно  перед  тем,  как  ставить  на  весы,  об¬
тирают,  раскрывают  (если  этого  не  сделать  до  взвешивания,,
возможна  потеря  почвы  при  раскрывании  уже  взвешенного*
бюкса),  приставшие  к  крышке  частицы  стряхивают  в  бюкс,  а
на  самую  крышку,  перевернув  ее,  ставят  бюкс.  Никогда  не  сле¬
дует  отделять  крышки  от  бюксов  при  сушке  и  взвешивании  об¬
разцов,  это  неизбежно  ведет  к  путанице  и  ошибкам!  Бюксы
плотно  расставляют  на  извлеченных  из  сушильного  шкафа  пол¬
ках  (рис.  15),  затем  полки,  начиная  с  верхней,  помещают  вме¬
сте  с  бюксами  в  сушильный  шкаф.
 Рис.  15.  Установка  бюксов  в  сушильный  шкаф  при  массовом  определении
 влажности  почвы.
 3. 	Сушка  образцов.  При  определении  влажности  термостат¬
но-весовым  методом  образцы  выдерживают  в  шкафу  «до  посто¬
янного  веса»  при  температуре  105  °С.  Допустимы  колебания  от
100  до  110°С;  при  более  низкой  температуре  высушивание  бу¬
дет  неполным,  при  более  высокой  теряется  часть  гидратной
воды  и  органического  вещества.  Образцы  с  преобладанием  ор¬
 57

ганического  вещества  (торф,  подстилка,  свежий  растительный
материал)  рекомендуется  просушивать  при  температуре  не
выше  90  °С.
 Некоторые  авторы  предлагают  для  ускорения  работы  просу¬
шивать  почву  при  более  высокой  температуре  (125—150°).
Этот  прием  сокращает  время  сушки  в  2—3  раза,  но  он  непри¬
годен  для  почв  с  заметным  количеством  органического  веще¬
ства  и  для  засоленных  почв.
 Вообще  длительность  сушки  зависит  от  влажности  почвы  и
от  количества  помещенных  в  сушильный  шкаф  образцов.  При
массовом  определении  полевой  влажности,  полной  загрузке
шкафа  бюксами  с  влажной  почвой  и  отсутствии  в  термостате
Вентилирующих  устройств  время  сушки  составляет  12—15  ч.1
При  такой  же  загрузке,  но  при  незначительной  влажности  поч¬
вы  время  может  быть  уменьшено  до  6—10  ч  для  суглинистых
и  глинистых  и  1—6  ч  для  песчаных  почв.  По  истечении  этого
времени  верхнюю  полку  вместе  с  бюксами  вынимают,  бюксы  за¬
крывают  крышками  и  после  того,  как  они  охладятся  на  воздухе
до  комнатной  температуры,  взвешивают.  Каждый  пятый  бюкс
оставляют  для  повторной  (контрольной)  сушки  в  течение
 1—2  ч.  Затем  извлекают  2-ю,  а  потом  3-ю  полку.  Если  резуль¬
таты  повторного  взвешивания  (после  2-й  сушки)  отличаются
от  результатов  первого  более  чем  на  0,05  г,  всю  остальную  мас¬
су  образцов  тоже  просушивают  вторично  (или,  при  необходи¬
мости,  лишь  образцы  с  одной  из  нижних  полок  шкафа).
 Расчет  влажности  ведется  с  точностью  до  0,1%  по  приве¬
денной  выше  форме  для  записи.
 При  небольшом  количестве  образцов  время  первой  сушки
может  быть  сокращено  до  3  ч  (с  момента  установления  темпе¬
ратуры  в  105°С),  повторной  —  до  0,5—1,0  ч.
 При  низкой  исходной  влажности  почвы,  близкой  к  гигроско¬
пической,  взвешивание  проводят  на  аналитических  весах  с  точ¬
ностью  до  0,001  г.  Величина  навески  составляет  3—15  г.  Жела¬
тельно  применение  стеклянных  бюксов.  Помещая  такие  бюксы
в  сушильный  шкаф,  крышки  снимают  и  устанавливают  поверх
бюкса  на  ребро.  Для  извлечения  стеклянных  бюксов  из  шкафа
удобны  щипцы  с  надетыми  на  концы  каучуковыми  трубочками.
Охлаждение  проб  проводят  в  эксикаторе  с  плавленым  хлорис¬
тым  кальцием.  Процент  влажности  вычисляют  до  второго  деся¬
тичного  знака.
 Хронометраж  показывает,  что  расход  времени  на  одно  опре¬
деление  при  термостатной  сушке  невелик  благодаря  массовости
этого  метода.  Существуют  так  называемые  методы  ускоренной
сушки,  но  они  требуют  больших  затрат  времени  на  один  обра¬
 1  Сушка  затягивается  потому,  что  водяной  пар  выходит  через  единст¬
венный  канал  —  отверстие  для  термометра.  Поэтому  закреплять  термометр
нужно  так,  чтобы  он  не  перекрывал  этот  канал  целиком.
 £8

зец,  хотя  и  позволяют  получить  результат  более  оперативно.
Поэтому  всевозможные  способы  ускоренной  сушки  целесооб¬
разно  применять  в  тех  случаях,  когда  нужно  быстро  получить
результат  для  малого  числа  образцов.
 а. 	Сушка  инфракрасными  лучами  —  под  лампой  инфракрас¬
ного  излучения  мощностью  500  Вт,  укрепленной  на  высоте  5  см
над  почвой.  Высушивание  продолжается  5—15  мин,  одновре¬
менно  можно  работать  с  3—5  образцами  по  5—8  г.
 б. 	Сушка  в  приборе  (грелке)  Чижовой  (рис.  16).  Взвешен-
 Рис.  16.  Прибор-грелка  Чижовой  для  ускоренного  определения  влажности.
 /  —  термометры;  2  —  пакеты  с  почвой.
 ный  образец  почвы  во  взвешенном  бумажном  пакете  помещают
между  массивными  Створками  электрической  грелки  при  тем¬
пературе  120—150°  на  5—15  мин  —  до  момента,  когда  почва
в  пакетике  (но  не  сам  пакетик!)  станет  хрупкой  наощупь.  Ме¬
тод  особенно  удобен,  когда  нужно  быстро  определить  влаж¬
ность  в  сильно  увлажненной  почве.  При  низких  влажностях
предпочтительнее  вести  сушку  в  более  строго  контролируемых
условиях,  т.  е.  в  термостате,  что  обеспечивает  большую  точ¬
ность.
 4. 	Расчет  влажности  ведут,  выражая  убыль  массы  при
сушке  образца  в  процентах  к  высушенной  («абсолютно-сухой»)
навеске,  т.  е.  за  100%'  при  расчете  влажности  в  почвоведении
принято  принимать  твердую  фазу  почвы.1  Существуют  специаль¬
ные  таблицы,  ускоряющие  расчеты  (Кривошлыков,  Головинов,
1973).
 ■  В  органогенных  горизонтах  (торф,  лесная  подстилка)  расчет  ведут  как
на  влажную,  так  и  на  сухую  навеску.
 50

Помимо  выражения  влажности  в  процентах  от  массы  почвы,
существуют  и  другие  способы  представления  данных,  о  чем  бу¬
дет  сказано  ниже,  в  главе  4.
 Помимо  большой  трудоемкости,  связанной  с  необходимостью
отбирать  из  почвы  образцы  в  каждый  срок  наблюдения,  термо-
статно-весовой  метод  (как  и  все  методы,  предусматривающие
регулярное  изъятие  образцов)  имеет  тот  недостаток,  что  любое
последующее  измерение  должно  проводиться  в  новой  точке  и
таким  образом  характеризовать  новый  почвенный  индивидуум.
Поэтому  временные  изменения  влажности  частично  маскиру¬
ются  ее  пространственной  неоднородностью.  Чтобы  добиться
удовлетворительной  точности,  приходится  увеличивать  повтор¬
ность  наблюдений  до  5—10  и  более.
 Термостатно-весовой  метод  (как  и  другие  методы,  связанные
с  извлечением  почвенного  образца),  строго  говоря,  неприменим
на  переувлажненных  почвах,  так  как  при  изъятии  образца  часть
воды  из  него  может  вытекать  под  действием  гравитационных
сил.
 3.2. 	СТАЦИОНАРНЫЕ  (КОСВЕННЫЕ)  МЕТОДЫ
 Эти  методы  не  требуют  регулярного  взятия  образцов.
О  влажности  почвы  судят  по  показаниям  постоянно  (стацио¬
нарно)  находящихся  в  ней  датчиков  приборов,  измеряющих  ка¬
кие-либо  характеристики  почвы,  зависящие  от  ее  влажности
(электропроводность,  теплопроводность,  поглощение  радиоак¬
тивных  излучений  и  т.  п.).  Чтобы  перевести  отсчет  прибора  в
единицы  влажности,  предварительно  калибруют  прибор  с  по¬
мощью  термостатно-весового  метода,  т.  е.  снимают  показания
прибора  при  различной  влажности  почвы  и  строят  кривую
зависимости.
 3.2.1. 	РАДИОМЕТРИЧЕСКИЕ  МЕТОДЫ
 Из  всех  косвенных  методов  влагометрии  почв  наиболее  точ¬
ным  является  нейтронный  метод.  Йринцип  его  заключается  в
том,  что  так  называемые  быстрые  нейтроны,  испускаемые  по¬
груженным  в  почву  источником,  соударяясь  с  атомами  среды
(почвы),  растрачивают  часть  энергии,  превращающейся  в  дру¬
гие  виды  излучения:  гамма-излучение  (так  называемые  «за¬
хватные  гамма-кванты»)  и  тепловые  («медленные»)  нейтроны.
Чем  быстрее  и  полнее  происходит  «гашение»  быстрых  нейтро¬
нов,  тем  больше  медленных  нейтронов  и  гамма-квантов  будет
обнаружено  в  непосредственной  близости  от  источника.  Атомы
различных  элементов,  составляющих  почву,  гасят  быстрые  ней¬
троны  по-разному.  Наиболее  интенсивно  замедляют  их  атомы
легких  элементов,  в  особенности  водорода.  Так,  достаточно
19  соударений  с  атомами  водорода,  чтобы  «быстрый»  нейтрон
 60

превратился  в  «медленный»,  в  то  время  как  с  атомами  других
элементов  он  должен  испытать  сотни  соударений,  например  с
кислородом—  150,  с  железом  —  более  500.  Поэтому  чем  больше
в  почве  атомов  водорода,  тем  ближе  к  источнику  происходит
превращение  быстрых  нейтронов  в  другие  виды  излучения  и
тем  больше  гамма-квантов  насчитает  соответствующий  счет¬
чик,  помещенный  в  почву  вблизи  от  источника  быстрых  нейтро¬
нов.  Таким  образом,  «формула»  этого  метода:  чем  больше  во¬
дорода  в  почве  —  тем  больше.счет  гамма-квантов.
 Подавляющая  часть  содержащегося  в  почве  водорода  нахо¬
дится  в  форме  воды.  К  неводным  соединениям  водорода  в  поч¬
ве  относятся  органические  вещества  и  вторичные  (например,
глинные)  минералы,  содержащие  химически  связанную  воду.
Поскольку  количество  водорода  в  этих  соединениях  весьма  не¬
велико  по  сравнению  с  количеством  его  в  почвенной  воде,
а  главное,  практически  не  меняется  во  времени,  все  временные
изменения  в  скорости  поглощения  быстрых  нейтронов  могут
быть  отнесены  за  счет  колебаний  влажности  почвы.
 Существуют  серийно  выпускаемые  промышленностью  прибо¬
ры  для  нейтронной  влагометрии  почв.  К  ним  относится  нейтрон¬
ный  индикатор  влажности  НИВ-2  (рис.  17,  а).  Составные  части
прибора:  источник  быстрых  нейтронов  (плутониево-бериллие-
вый),  мощностью  105н/с,  газоразрядный  счетчик  гамма-излуче¬
ния  2,  с  помощью  электрического  кабеля  соединяемый  с  изме¬
рительным  блоком  3,  где  электронное  устройство  преобразует
электрические  импульсы,  поступающие  из  газоразрядного  счет¬
чика,  в  показания  на  циферблате  механического  счетчика.
В  одном  корпусе  с  измерительным  устройством  помещается  и
источник  электрического  питания  прибора  —  набор  из  12  стан¬
дартных  батареек  по  1,5  В.  Кроме  того,  в  комплект  прибора
входит  так  называемое  контрольно-калибровочное  устройство
(ККУ).  Оно  представляет  собой  тонкостенную  металлическую
муфту  4,  заполненную  парафином  или  церезином  —  соедине¬
ниями  с  высоким  содержанием  водорода,  интенсивно  поглощаю¬
щими  быстрые  нейтроны.  ККУ  предназначено  для  биологиче¬
ской  защиты  (в  нем  хранят  и  транспортируют  источник  излуче¬
ния)  и  для  проверки  исправности  прибора.  Количество  импуль¬
сов  в  единицу  времени,  которое  показывает  счетчик  прибора
при  помещении  его  вместе  с  источником  в  ККУ,—  паспортная
величина,  постоянная  для  каждого  прибора.
 В  комплект  входит  также  набор  дюралевых  труб  5  общей
протяженностью  6  м,  которые  устанавливают  в  качестве  обсад¬
ных  в  заранее  подготовленные  скважины.  Наружный  диаметр
труб  —  50  мм,  поэтому  скважины  удобно  прокладывать  стан¬
дартным  буром  БП-50.  Часть  трубы  (не  менее  20  см)  должна
выступать  над  поверхностью  почвы.  На  этот  выступающий  ко¬
нец  трубы,  помещают  во  время  работы  ККУ.
 Порядок  работы  с  прибором  НИВ-2.

1. 	Пробуривают  скважину,  послойно  извлекая  образцы  поч¬
вы,  в  которых  затем  термостатно-весовым  методом  определяют
влажность.
 Рис.  17.  Нейтронный'измеритель  влажности  НИВ-2.
 в  —блок-схема  (пояснения  в  тексте);  б—  излучатель  нейтронов  в  почве: 	lt—  путь
 «быстрых»  нейтронов;  /«—путь  «медленных»  нейтронов;  V\  и  Vi  —  объемы  «показы¬
вающей  сферы»  при  большой  и  малой  влажности  почвы;  зависимость  относитель¬
ной  скорости  счета  гамма-квантов  от  объемной  влажности  кварцевого  песка  (б)  и  су¬
глинистого  чернозема  (7).
 2. 	Помещают  в  скважину  обсадную  трубу.  Трубы  остаются
 в  скважинах  весь  вегетационный  сезон,  а  при  необходимости  —
несколько  лет.  Концы  труб  должны  закрываться  дюралевыми
заглушками: 	нижний  —  постоянно,  верхний  —  в  промежутках
 между  наблюдениями.
 3. 	Устанавливают  на  выступающей  из  скважины  конец  тру¬
бы  ККУ,  предварительно  удалив  из  него  пробки  из  оргстекла
и  поместив  счетчик  в  один  блок  с  источником.
 4. 	Присоединяют  кабель  счетчика  к  измерительному  устрой¬
ству  и  проводят  контрольный  счет  в  течение  4  мин.  Полученная
 «2

величина  должна  отличаться  от  паспортной  не  более  чем  на
±5%,  в  противном  случае  прибор  неисправен.
 5. 	Опуская  блок  источник-счетчик  в  скважину,  последова¬
тельно  снимают  отсчеты  на  разных  глубинах,  начиная  от  40  см
(ближе  к  поверхности  почвы  поглощение  быстрых  нейтронов
может  быть  неполным).  Время,  требуемое  для  получения  коли¬
чества  импульсов,  необходимого  для  точного  измерения  влаж¬
ности,  зависит  от  последней  и  составляет  от  2  до  5  мин  в  каж¬
дом  слое.
 6. 	Повторно  проводят  счет  в  ККУ.
 7. 	Рассчитав  соотношение:  скорость  счета  в  почве,  по  при-
 скороеть  счета  в  ККУ
 лагаемой  к  прибору  калибровочной  кривой  находят  влажность
в  каждом  слое  почвы  (в  процентах  от  объема  почвы).
 Калибровочная  кривая,  составленная  заводом-изготовите-
лем,  выполняется  для  системы  кварцевый  песок  —  вода  и  прак¬
тически  универсальна.  В  существенной  корректировке  она  нуж¬
дается  только  для  почв,  содержащих  большие  количества  не¬
водного  водорода,  т.  е.  в  тяжелых,  глинистых  и  (или)  сильно¬
гумусовых  почвах.  Для  коррекции  кривой  обычно  достаточна
однократного  определения  влажности  термостатно-весовым  ме¬
тодом,  которое  проводится  в  момент  установки  труб.
 Нейтронные  влагомеры,  по  сравнению  с  термостатно-весо¬
вым  методом,  обеспечивают  более  высокую  оперативность  и
возможность  повторных  наблюдений  в  одной  и  той  же  точке  и*
позволяют  работать  при  любой  влажности  почвы.  Основной  не¬
достаток  метода  —  невозможность  определять  влажность  в
верхних  слоях  почвы.  Кроме  того,  при  высокой  влажности»
воздуха  может  происходить  потеря  питающего  напряжения,  и-
тогда  прибор  работает  нестабильно.  Пороговое  значение  отно¬
сительной  влажности  воздуха  для  НИВ  —  99%,  а  для  НИВ-1—
90%.
 По  точности  измерений  нейтронные  влагомеры  приближают¬
ся  к  термостатно-весовому  методу,  однако  в  почвогрунтах,  со¬
держащих  заметные  количества  бора  и  хлора,  которыми  быст¬
рые  нейтроны  поглощаются  почти  так  же  сильно,  как  и  водоро¬
дом,  нейтронный  метод  дает  ошибку.
 Одним  из  источников  ошибок  при  нейтронной  влагометри»
может  быть  влияние  металла  обсадной  трубы  на  перераспре¬
деление  влаги  в  почве,  которое  особенно  сказывается  в  холод¬
ный  период  года  и  может  привести  к  заметному  накоплению
влаги  у  наружных  стенок  трубы  за  счет  конденсации.  Источни¬
ком  ошибок  могут  быть  также  зазоры  и  пустоты  в  почве  между
обсадной  трубой  и  стенками  скважины,  которые  практически
невозможно  обнаружить  и  тем  более  устранить.
 При  работе  с  нейтронными  влагомерами  необходимо  строгое-
соблюдение  правил  безопасной  работы  с  радиоактивными  ве¬
ществами.

Помимо  нейтронного,  существуют  и  другие  радиометриче¬
ские  методы  измерения  влажности  почвы,  например  гаммамет¬
рический,  однако  он  уступает  по  точности  нейтронному  и  по-
этому  здесь  не  рассматривается.
 3.2.2. 	ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЕ  МЕТОДЫ
 Электрометрические  методы  основаны  на  зависимости  элек¬
трических  свойств  почвы  (электропроводность,  диэлектрическая
проницаемость,  электрическая  емкость)  от  влажности.  Посколь¬
ку  эти  характеристики  зависят  еще  и  от  других  причин  (в  част¬
ности,  электропроводность  —  от  концентрации  почвенного  ра¬
створа),  связь  электрических  свойств  с  влажностью  довольно
сложна  и  маскируется  другими  факторами.  Поэтому  точность
электрометрических  методов  измерения  влажности  почвы  отно¬
сительно  невысока.  Однако  учитывая  оперативность  работы  с
подобными  приборами  и  их  легкость,  целесообразно  использо¬
вать  их  в  тех  случаях,  где  достаточно  однозначно  определить:
смочено  —  сухо,  мерзлая  почва  —  талая  почва  (мерзлая  почва
электричества  не  проводит),  а  также  найти  границу  между
слоями  почвы,  контрастными  по  влажности,  что  важно  при
определении  глубины  грунтовых  вод  или  мощности  слоя,  смо¬
ченного  при  орошении.
 1. 	Почвенный  электровлагомер  АМ-11,  выпускаемый  серий¬
но,  предназначен  для  работы  во  всем  диапазоне  активной  влаж¬
ности.  Действие  прибора  основано  на  зависимости  омического
сопротивления  почвы  от  ее  влажности.  В  комплект  прибора
входит  100  датчиков  размерами  (без  проводов)  15x20x25  мм,
каждый  из  которых  состоит  из  двух  угольных  пластинок-элек¬
тродов  (pfic.  18,7),  разделенных  изоляционными  прокладка¬
ми.  С  одного  конца  электроды  покрыты  медью,  и  к  ним  при¬
паяны  провода  кабеля  3,  имеющие  изоляцию.  Место  пайки  по¬
крыто  водостойким  лаком.  Длина  проводов  от  110  до  200  см,
что  позволяет  устанавливать  датчики  на  глубину  от  10  до
100  см.  Электроды  в  несколько  слоев  обмотаны  стекловолок¬
ном  2,  которое  благодаря  своей  капиллярности  создает  хоро¬
ший  контакт  с  почвой  и  обменивается  с  ней  влагой.
 В  комплект  прибора  входит  также  мегомметр  4  типа  Ml  101
на  100  В,  предназначенный  для  измерения  больших  сопротив¬
лений  (кило-  и  мегом),  со  встроенным  генератором  постоянного
тока.
 Измерению  влажности  почвы  предшествует  калибровка  при¬
бора  по  термостатно-весовому  методу,  т.  е.  нахождение  зависи¬
мости  между  влажностью  почвы  и  ее  омическим  сопротивле¬
нием  и  построение  тарировочных  кривых  для  каждого  датчика.
Это  длительная  и  трудоемкая  процедура  (полевая  тарировка
может  занять  целый  вегетационный  сезон).
 При  наличии  тарировочной  кривой  измерение  влажности
 60

весьма  оперативно  и  сводится  к  замеру  сопротивления  почвы
(см.  п.  2)  и  считыванию  с  графика  значения  влажности.
Порядок  работы  с  прибором  AM-11.
 Рис.  18.  Почвенный  электровлагомер  AM-11.
 а  —  общий  вид;  б  —  график  калибровки  одного  из  датчиков.  Остальные  пояснения  в
 тексте.
 1. 	Подготовка  датчиков.  Перед  тарировкой  датчики  осматри¬
вают,  проверяя  состояние  изоляции  и  прочность  прикрепления
проводов.  Затем  датчики  поочередно  подсоединяют  к  мегом¬
метру  и  проверяют  их  сопротивление.  Исправный  датчик  имеет
сопротивление  в  сухом  состоянии  либо  несколько  мегомов,  либо
бесконечно  большое;  при  помещении  в  воду  —  1—2  килоома.
 2. 	Свободные  концы  датчиков  присоединяют  к  клеммам  ме¬
гомметра,  имеющим  обозначения  «земля»  и  «линия».  Ремень,
пристегнутый  поперек  корпуса  мегомметра,  снимают,  освобож¬
дают  шкалу,  закрытую  крышкой,  и  переводят  в  рабочее  поло¬
жение  ручку  генератора  тока.  Равномерно  и  непрерывно  вра¬
щают  ручку  со  скоростью  не  менее  120  об/мин  и  замечают  де¬
ление  шкалы,  на  котором  остановится  стрелка.  Если  стрелка
уходит  за  пределы  шкалы,  меняют  положение  переключателя.
 5  Заказ  №  330
 65

Когда  переключатель  стоит  в  положении  «к£2»,  отсчет  произво¬
дят  в  килоо^ах  (внутренняя  дуга  шкалы),  в  положении  «MQ»  —
по  шкале  мегомов.  Отсчет  должен  длиться  не  более  4—5  с.
После  первого  отсчета  провода  в  клеммах  меняют  местами,
чтобы  устранить  поляризацию,  и  делают  второй  отсчет.  Нахо¬
дят  среднее  значение  сопротивления  для  двух  отсчетов.
 3. 	Среднее  сопротивление  датчика  приводят  к  температуре
0°С  по  формуле:  R0=Ri(l+at),  где  Ro  —  сопротивление  дат¬
чика  в  килоомах  или  мегомах  при  температуре  0°С,  /?<  —  то
же,  при  температуре  опыта;  а  —  температурный  коэффициент
изменения  сопротивления,  близкий  к  0,03  на  1°;  t  —  температу¬
ра  датчика,°С.
 4. 	Проводят  собственно  тарировку  датчиков,  т.  е.  серию  па¬
раллельных  измерений  сопротивления  почвы  и  влажности  тер¬
мостатно-весовым  методом.
 При  лабораторной  тарировке  используют  входящие  в  ком¬
плект  прибора  тарировочные  коробки  —  разборные  металличе¬
ские  ящики  объемом  1  дм3  с  перфорированными  стенками.
Коробки  выстилают  влажной  марлей  и  взвешивают  на  техниче¬
ских  весах  с  точностью  до  1  г  вместе  с  двумя-тремя  датчиками,
предназначенными  для  установки  в  один  и  тот  же  слой  почвы.
Датчики  предварительно  выдерживают  в  воде  не  менее  часа
для  увлажнения  стекловолокна,  а  перед  укладкой  в  коробки
стряхивают  избыток  влаги.  Коробки  заполняют  исследуемой
почвой  в  воздушно-сухом  состоянии,  следя  за  тем,  чтобы  плот¬
ность  почвы  в  наименьшей  степени  отличалась  от  исходной,'
чтобы  был  хороший  контакт  датчиков  с  почвой  и  чтобы  рас¬
стояние  между  датчиками  и  стенками  было  не  меньше  2—3  см:
 В  одну  из  коробок  помещают  взвешенный  термометр.  Запол¬
ненные  коробки  взвешивают  так  же,  как  и  пустые.
 Одновременно  в  отдельной  пробе  определяют  гигроскопиче¬
скую  влажность. 	*
 Постепенно  и  равномерно  увлажняют  почву  в  коробках  с
помощью  пипетки  или  куска  мокрой  ткани,  который  отжимают
над  поверхностью  почвы  так,  чтобы  капли  попадали  на-все  ее
участки.  Вытекать  из  коробки  вода  не  должна.  Коробки  остав¬
ляют  во  влажной  камере  (закрытом  ящике  с  установленным
в  нем  сосудом  с  водой)  до  следующего  дня.  Затем  вновь  взве¬
шивают,  измеряют  электрическое  сопротивление  и  вводят  по¬
правку  на  температуру  почвы,  как  описано  в  п.п.  2  и  3.
 Зная  массу  влажной  почвы  и  гигроскопичность,  рассчиты¬
ваю^  количество  абсолютно-сухой  почвы  и  начальную  влаж¬
ность  в  процентах  к  абсолютно-сухой  почве.  Затем  почву  мед¬
ленно  подсушивают  на  воздухе  в  теплом,  хорошо  проветривае¬
мом  помещении,  периодически  (через  несколько  часов)  изме¬
ряя  сопротивление  и  взвешивая  образцы  до  тех  пор,  пока  почва
не  подсохнет  настолько,  что  сопротивление  составит  сотни
килоом,  а  разница  в  результатах  последовательных  взвешива-
 66

ний  не  снизится  до  ±1  г.  После  этого  почву  повторно  увлаж¬
няют  и  всю  процедуру  тарировки  повторяют.
 Строят  графики  зависимости  сопротивления  от  влажности
конкретного  почвенного  образца  для  каждого  датчика,  откла¬
дывая  по  оси  абсцисс  влажность  в  процентах,  а  по  оси  орди¬
нат—  сопротивление  в  кило-  или  мегомах,  приведенное  к  тем¬
пературе  О  °С  (рис.  18,6).
 Полевая  тарировка  более  длительна  в  связи  с  необходимо¬
стью  охватить  все  сезонные  колебания  влажности,  но  дает  луч¬
шие  результаты,  поскольку  почва  имеет  ненарушенное  сложе¬
ние.  Для  тарировки  нужно  получить  не  менее  10  парных  от¬
счетов  влажности  и  сопротивления  во  всем  диапазоне  —  от  по¬
левой  влагоемкости  до  влажности  завядания  растений.
 Датчики  устанавливают  на  разные  глубины  в  стенку  почвен¬
ного  разреза  или  в  проделанные  буром  скважины,  заделывают
материалом  из  соответствующего  горизонта  и  хорошо  обжи¬
мают  почву  вокруг  датчика.  После  заделки  датчиков  разрез
(скважину)  послойно  засыпают,  оставляя  на  поверхности  про¬
вода  с  марками,  на  которых  нанесены  номера  датчиков.  Затем
через  10—15  дней  измеряют  сопротивление  датчиков  и  одновре¬
менно  отбирают  буром  пробы  для  послойного  определения
влажности  термостатно-весовым  методом  в  5—10-кратной  по¬
вторности.  Строят  график  зависимости  сопротивления  от  влаж¬
ности,  как  описано  выше.
 Примечание.  Если  влажность  почвы  изменяется  от  мень¬
ших  значений  к  большим,  то  кривая  зависимости  сопротивле¬
ния  от  влажности  проходит  иначе  (ближе  к  осям),  чем.в  слу¬
чае  иссушения  почвы,  имевшего  место  при  лабораторной  тари¬
ровке  прибора  АМ-11.  Разница  во  влажности  при  одном  и  том
же  значении  сопротивления  может  составить  2—5%.  Это  раз¬
личие  свойств  почвенной  влаги,  связанное  с  историей  увлаж¬
нения  образца  и  называемое  гистерезисом  почвенной  влаги,
сильно  снижает  точность  показаний  электрометрических  влаго¬
меров,  в  том  числе  АМ-11.
 2. 	Почвенный  электровлагомер  «Днестр-1»,  выпускаемый  се¬
рийно,  предназначен  для  быстрого  ориентировочного  определе¬
ния  влажности  почв  в  интервале  от  предельной  полевой  влаго¬
емкости  (ППВ)  до  50—60%  от  этой  величины  и  потому  особен¬
но  удобен  при  определении  сроков  поливов.
 Действие  прибора  основано  на  зависимости,  существующей
между  влажностью  почвы,  с  одной  стороны,  и  электрическим
сопротивлением  прилегающего  к  электродам  участка  почвы,
а  также  величиной  э.  д.  с.  поляризации,  которая  возникает  при
пропускании  постоянного  тока  через  почву  и  металлические
электроды,  с  другой  стороны.
 Прибор  состоит  (рис.  19)  из  электрощупа  с  электродами  /.
который  с  помощью  соединительного  шнура  присоединяется  к
 67

измерительному  устройству.  Общая  масса  прибора  не  более
2  кг.
 Порядок  работы.
 1. 	-До  работы  устанавливают  в  гнездо  питания  измеритель¬
ного  устройства  батарею  типа  3336  (плоскую  батарею  3,6  В
для  карманного  фонаря).
 2. 	При  положении  «выкл.»  переключателя  5  проверяют,  со¬
вмещается  ли  стрелка  микроамперметра  с  нулевым  делением
 Рис.  19.  Почвенный  электровлагомер  «Днестр-1».
 ft  —  общий  вид;  б  —  калибровочный  график  для  различных  значений  рабочего  тока
(цифры  в  скобках);  в  —  температурные  поправки  (цифры  у  прямых)  к  показаниям
прибора.  Остальные  пояснения  в  тексте.
 G8

шкалы,  и  при  необходимости  сдвигают  ее  вращением  коррек-
тора  на  панели  микроамперметра.
 3. 	Переводят  переключатель  5  в  положение  «вкл.»,  ручку
регулятора  тока  6  поворачивают  против  часовой  стрелки  до
упора.  Ослабив  гайку  потенциометра  7  («установка  нуля»),
нажимают  одновременно  кнопки  8  («отсчет  тока»)  и  9  .(«эл.
нуль»).  Вращая  отверткой  головку  потенциометра  7,  устанав-.
ливают  ток  60  мкА.  Отпускают  кнопки  8  и  9  и  затягивают  гай¬
ку  потенциометра.
 4. 	Подготавливают  к  работе  электрощуп.  Для  этого,  удер¬
живая  его  за  рукоятку  3,  поднимают  скобу  2  вместе  с  кожухом
щупа.  При  этом  контакты  электродов  1  освобождаются  и  под
действием  пружины  расходятся  в  стороны.  Их  протирают  чис¬
той  салфеткой,  смоченной  авиационным  бензином  или  спиртом.
Включают  вилку  шнура  4  в  гнездо  10  измерительного  устрой¬
ства  и  опускают  скобу  с  кожухом  в  первоначальное  положение.
 5. 	Вдавливают  электрощуп  в  почву  на  глубину  30—40  см.
Удерживая  щуп  за  ручку,  поднимают  скобу,  при  этом  электро¬
ды  приходят  в  соприкосновение  с  почвой.
 6. 	Нажимают  кнопку  8  и  через  3—5  с,  вращая  ручку  б,
плавно  устанавливают  выбранное  значение  рабочего  тока
60  мкА.  Стрелка  должна  устойчиво  держаться  на  этом  делении
шкалы.  Затем,  не  сдвигая  ручку  6,  отпускают  кнопку  8  и  от¬
считывают  новое  показание  микроамперметра,  соответствующее
току  поляризации.  Переключатель  5  ставят  в  положение
«выкл.».
 7. 	При  необходимости  повторнбго  измерения  в  той  же  точке
проводят  разрядку  э.  д.  с.  поляризации.  Для  этого  кнопку  8  нуж¬
но  нажать  на  30—40  с,  после  чего  э.  д.  с.  поляризации  умень¬
шится  и  можно  повторить  измерение.
 8. 	Для  повышения  точности  измерения  влажности  применя¬
ют  следующую  методику  установки  рабочего  тока.  Ручку  6  пе¬
ред  измерением  выводят  в  крайнее  левое  положение.  Нажи¬
мают  кнопку  8,  при  этом  стрелка  микроамперметра  должна
сделать  бросок  вправо  и  затем  вернуться  в  левое  положение.
Через  5—6  с  плавным  вращением  ручки  6  устанавливают
стрелку  на  необходимое  значение  рабочего  тока  и  резко  отпу¬
скают  кнопку  8.  Стрелка  микроамперметра  остановится  в  ре¬
жиме  отсчета.
 9. 	По  графику  (рис.  19,6)  или  таблице,  нанесенной  на  крыш¬
ке  измерительного  устройства,  переводят  показания  микроам¬
перметра  в  единицы  относительной  влажности  почвы.
 10. 	Нажимая  на  скобу,  опускают  кожух  электрощупа  и  пе¬
ремещают  его  в  следующую  точку  измерения.
 Примечания.
 1. 	Если  необходимы  измерения  при  влажности  выше  100  или
ниже  60%  от  ППВ,  возможна  работа  с  другими  значениями
рабочего  тока,  например,  100,  32  или  16  мкА  вместо  60  мкА.
 69

Однако  как  видно  из  рис.  19,  б,  при  этих  значениях  прибор  ме¬
нее  чувствителен:  линии  графика  имеют  меньший  наклон  к  оси
влажности,  чем  при  силе  тока  60  мкА.  Паспортная  погрешность
прибора  при  60  мкА  составляет  ±5%  от  ППВ,  при  других  же
значениях  тока  погрешность  не  регламентируется.
 2. 	При  работе  с  влажными  почвами,  прилипающими  к  элек¬
тродам,  щуп  после  каждого  измерения  извлекают  из  почвы  (не
забывая  каждый  раз  опускать  скобу  с  кожухом!),  электроды
осматривают  и  удаляют  почву  с  контактов  и  несущего  их
стержня.
 3. 	Если  температура  почвы  ниже  +16°С,  необходимо  вво¬
дить  поправку  на  температуру,  умножая  полученные  значения
влажности  на  коэффициенты,  найденные  по  графику  (рис.  19,  в).
 4. 	На  засоленных  почвах  прибор  «Днестр-1»  может  дать  за¬
вышенные  показания,  а  на  почвах  с  высоким  содержанием  орга¬
нического  вещества  —  заниженные.  В  обоих  случаях  необходи¬
мо  провести  тарировку  прибора  по  термостатно-весовому
методу  аналогично  тому,  как  это  описано  для  прибора  АМ-11.
 Кроме  рассмотренных  электрических  почвенных  влагомеров,
существуют  и  другие  их  конструкции,  но  они,  как  правило,  оте¬
чественной  промышленностью  серийно  не  изготовляются.
 3.2.3. 	ТЕНЗИОМЕТРИЧЕСКИЕ  МЕТОДЫ
 Тензиометрические  методы  используют  зависимость  между
количеством  воды  в  почве  и  ее  энергетическим  состоянием,
измеряемым  по  величине  всасывающего  давления  («натяже¬
ния»)  почвенной  влаги,  которое  учитывается  с  помощью  ва¬
куумметров.  Поскольку  энергетическое  состояние  почвенной
влаги  характеризует  очень  важные  свойства  почвы,  его  измере¬
ние  представляет  большой  самостоятельный  интерес,  и  тензио¬
метры  используются  не  только  в  качестве  почвенных  влагоме¬
ров,  но  и  как  приборы  для  изучения  давления  влаги.  Поэтому
подробнее  тензиометрический  метод  будет  рассмотрен  в  гл.  5,
посвященной  энергетике  почвенной  влаги.  Здесь  отметим  толь¬
ко,  что  тензиометры  работают  лишь  при  относительно  высокой
влажности  почвы,  в  связи  с  чем  наиболее  целесообразно  при¬
менять  их  на  переувлажненных  или  искусственно  орошаемых
почвах.  Датчик  тензиометра  (см.  рис.  37,  38)  представляет  со¬
бой  сосуд  из  пористой  керамики,  заполненный  водой,  которая
через  систему  микрокапилляров  сообщается  с  почвенной  вла¬
гой.  Если  почва  не  является  водонасыщенной,  вода  из  пори¬
стого  сосуда  всасывается  в  почвенные  поры,  а  в  сосуде  возни¬
кает  разрежение,  которое  и  учитывается  манометрически.
 При  использовании  тензиометра  в  качестве  влагомера  его
необходимо  прокалибровать  по  термостатно-весовому  методу  и
составить  график  зависимости  показаний  прибора  в  единицах
 70

давления  от  влажности  почвы  как  в  режиме  иссушения,  так  и
в  режиме  увлажнения  почвы  (см.  рис.  39).
 Существуют  модели  тензиометров,  серийно  изготовляемые
промышленностью  (модель  AM-20-II).  Весьма  подробная  и  раз¬
носторонняя  характеристика  тензиометров  и  возможностей  тен¬
зиометрического  метода  содержится  в  работах  Н.  А.  Муром¬
цева  [1979,  198-1].
 3.2.4. 	ПРОЧИЕ  МЕТОДЫ
 Весьма  перспективными  представляются  косвенные  методы
измерения  влажности  почвы,  основанные  на  зависимости  от
влажности  таких  свойств  почвы;  как  способность  отражать  свет
или  проводить  тепло.  Эти  зависимости  послужили  основой  для
создания  полевых  влагомеров  А.  И.'Данилина  и  А.  М.  Глобуса.
 1. 	Фоторефлектометр  Данилина  позволяет  измерять  зави¬
сящую  от  влажности  почвы  интенсивность  рассеянного  света.
Для  этого  в  почвенную  скважину,  армированную  прозрачной
обсадной  трубой,  погружают  источник  света  и  фотосопротивле¬
ние,  проводимость  которого  изменяется  в  зависимости  от  па¬
дающего  на  него  рассеянного  света.
 2. 	Термовлагопотенциометр  Глобуса  основан  на  зависимо¬
сти  теплопроводности  почвы  от  влажности.  Влажная  почва  луч¬
ше  проводит  тепло,  чем  сухая.  Помещенный  в  почву  зонд,  на¬
греваемый  электрическим  током  постоянной  мощности,  в  слу¬
чае  высокой  влажности  разогревается  слабее,  чем  в  случае
низкой  влажности  почвы,  когда  ее  теплопроводность  мала.
Степень  нагрева  зонда  контролируют  с  помощью  термопары.
 И  фоторефлектометр  Данилина,  и  термовлагопотенциометр
Глобуса  перед  работой  должны  быть  прокалиброваны  с  по¬
мощью  термостатно-весового  метода.  Серийно  эти  приборы  не
выпускаются.
 Перечень  почвенных  параметров,  /величина  которых  зависит
от  влажности  почвы,  не  исчерпывается  рассмотренным  выше.
К  числу  зависящих  от  влажности  свойств  можно  отнести  также
сопротивление  почвы  пенетрации  (расклиниванию  или  сдавли¬
ванию),  воздухо-  и  водопроницаемость,  спектральную  яркость,
некоторые  магнитные  характеристики  и  др.  Принципиально  все
эти  зависимости  могут  быть  использованы  для  разработки  ме¬
тодов  измерения  влажности  почвы,  каждый  из  которых  в  ка¬
ких-то  определенных'  условиях  может  иметь  преимущества  по
сравнению  с  остальными,  в  том  числе  и  существующими.
 Способы  изображения  и  интерпретации  результатов,  полу¬
ченных  при  измерении  влажности  почвы,  рассматриваются  в
следующей  главе,  после  характеристики  водных  свойств  почвы,
поскольку  без  знания  этих  свойств  нельзя  делать  выводов  и  о
влажности.
 71

Глава  4
 ВОДНЫЕ  СВОЙСТВА  ПОЧВЫ
 4.1.  ВЛАГОЕМКОСТЬ
 Предельное  количество  воды,  которое  может  удержать  в
себе  конкретная  почва,  зависит  от  того,  каким  образом  эта
вода-^  поступает  в  почву.  Если  источником  влаги  является  толь¬
ко  водяной  пар,  находящийся  в  окружающем  почвенные  части¬
цы  воздухе,  это  количество  будет  небольшим.  При  поливе  во¬
дой  сверху  почва  удержит  значительно  больше  влаги,  а  при
затоплении  почвы  в  ее  естественном  залегании  (или  при  погру¬
жении  образца  почвы  в  воду)  практически  все  поры  запол¬
нятся  водой.  Поэтому  выделяют  «разные  виды  влагоемкости
почвы.
 Определение  любого  вида  влагоемкости  распадается  на  две
процедуры:  сначала  почву  соответствующим  образом  увлаж¬
няют,  а  затем  определяют  установившуюся  влажность  термо¬
статно-весовым  методом  (см.  п.  3.1).
 4.1.1. 	ГИГРОСКОПИЧЕСКАЯ  ВЛАЖНОСТЬ
 Гигроскопическая  влажность  почвы  —  это  количество  воды,
которое  сохраняется  в  так  называемой  воздушно-сухой  почве,
т.  е.  почве,  длительное  время  выдерживаемой  в  условиях  ком¬
натной  температуры  и  влажности  воздуха.  В  строгом  смысле
ГВ  не  является  формой  влагоемкости,  поскольку  условия,
в  которых  хранятся  воздушно-сухие  образцы,  не  могут  быть
стандартными.
 Тем  не  менее  гигроскопическая  влажность  —  очень  важный
показатель,  определение  которого  предшествует  любому  анали¬
зу  почвы.  Во-первых,  знание  ГВ  необходимо  для  вычисления
количества  сухого  вещества  во  взятой  для  анализа  навеске  поч¬
вы,  т.  е.  для  расчета  «абсолютно-сухой»  навески.  Во-вторых,
сама  по  себе  величина  ГВ  (для  «вылежавшихся»,  давно  приве¬
зенных  с  поля  образцов)  достаточно  информативна.  Именно
 72

она  дает  первое  представление  о  механическом  составе  почвы
и  дифференциации  ее  профиля.
 Для  определения  ГВ  на  аналитических  весах  берут  навески
1—5  г  в  небольшие  стеклянные  бюксы,  заранее  взвешенные,
и  определяют  в  них  влажность,  как  было  описано  выше,  в  гл.  3>
т.  е.  выдерживают  «до  постоянного  веса  при»  105  °С,  а  убыль
при  сушке  выражают  в  процентах  от  массы  высушенной  почвы.
 Для  расчета  абсолютно-сухой  навески  величину  воздушно*
 сухой  навески  умножают  на  коэффициент  К=  Iqq^fb  *
 4.1.2. 	МАКСИМАЛЬНАЯ  ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ
 Максимальная  гигроскопичность  (МГ)  —  это  наибольшее
количество  парообразной  влаги,  которое  почва  может  поглотить
из  воздуха,  почти  насыщенного  водяным  паром.  Этот  показа¬
тель  используют  для  приблизительной  оценки  количества  проч¬
но  связанной  влаги  и  «мертвого  запаса»,  т.  е.  полностью  недо¬
ступной  растениям  влаги.  Величина  МГ  зависит  от  суммарной
поверхности  почвенных  частиц,  которая,  в  свою  очередь,  опре¬
деляется  количеством  тонких,  коллоидных  частиц  —  органиче¬
ских  и  минеральных  —  и  их  гидрофильностью.  В  рыхло-песча¬
ных  почвах  МГ  составляет  0,1—0,2%  от  массы  почвы,  в  гли¬
нистых,  особенно  гумусированных,  —  до  10%.  Органогенные
почвы  имеют  МГ  до  20—30%.  От  структуры  и  сложения  почвы
МГ  практически  не  зависит.
 Чтобы  привести  почву  в  состояние  МГ,  ее  выдерживают  дли¬
тельное  время  в  атмосфере  с  влажностью  воздуха,  близкой  к
насыщению.  Некоторый  дефицит  влаги  необходим,  так  как  при
100%-ной  относительной  влажности  воздуха  в  почву  поступает
не  только  парообразная  влага,  но  и  капельно-жидкая  —  за  счет
конденсации  пара,  неизбежной  даже  при  незначительных  коле¬
баниях  температуры,  и  величина  МГ  окажется  завышенной.
 Обычно  выдерживают  почву  в  эксикаторах  с  налитым  в  них
насыщенным  раствором  K2SO4  или  10%-ным  раствором  серной
кислоты,  над  которыми  создается  относительная  влажность  воз¬
духа  96—98%.  Сернокислый  калий  имеет  преимущества  по
сравнению  с  серной  кислотой:  а)  благодаря  присутствию  из¬
бытка  твердой  соли  концентрация  раствора  K2SO4  всегда  по¬
стоянна,  в  то  время  как*концентрация  раствора  серной  кисло¬
ты  заметно  изменяется  (возрастает)  по  мере  поглощения  поч¬
вой  влаги  из  воздуха  над  раствором,  б)  применение  нейтраль¬
ной  соли  K2SO4  позволяет  вести  определение  в  металлических
бюксах,  в  то  время  как  в  случае  серной  кислоты  необходимы
дефицитные  стеклянные  бюксы.
 После  достижения  равновесия  между  влагой  почвы  и  паро¬
образной  влагой,  о  чем  свидетельствует  «постоянный  вес»  об-
 73

разца,  определяют  влажность  почвы,  которая  и  представляет
собой  МГ. 	• 	^
 Ход  определения.  На  аналитических  весах  берут  на¬
вески  воздушно-сухой  почвы,1  пропущенной  через  сито  в  1  мм,
по  5—10  г  в  стеклянные  или  алюминиевые  бюксы.  Помещают
раскрытые  бюксы  на  фарфоровую  решетку  эксикатора,  на  дно
которого  налит  насыщенный  раствор  K2SO4.  Желательно,  йтобы
влажные  кристаллы  соли  выступали  над  поверхностью  раство¬
ра.  Для  этого  их  набивают  в  какой-либо  дырчатый  сосудик,
например,  из  полиэтилена,  который  ставят  на  дно  эксикатора.
 Эксикатор  помещают  в  условия,  где  температурные  колеба¬
ния  минимальны  —  в  шкаф,  под  ватный  чехол  и  т.  п.  Периоди¬
чески,  1  раз  в  неделю,  бюксы,  закрыв  крышками,  взвешивают
с  точностью  до  0,0001  г  до  тех  пор,  пока  различия  между  ре¬
зультатами  последующих  взвешиваний  не  станут  меньше
±0,0005  г.
 Установившуюся  влажность  определяют  термостатно-весо¬
вым  методом  (см.  выше)  и  рассчитывают  в  процентах  к  высу¬
шенной  почве.  Определение  МГ  ведут  с  двойной  повторностью.
 Определение  МГ  несложно,  но  длительно  и  занимает  около
1  месяца.  Оно  может  быть  ускорено,  если  вместо  обычных  эк¬
сикаторов  применять  вакуумные,  из  которых  воздух  откачивают
до  разрежения  около  1  кПа.  Ускоряет  определение  и  перемеши¬
вание  воздуха  в  камере,  где  ведется  насыщение.
 4.1.3. 	ВЛАЖНОСТЬ  ЗАВЯДАНИЯ
 Почвенная  влажность  устойчивого  завядания  растений  (ВЗ)
характеризует  нижнюю  границу  продуктивной  для  растений
влаги.  Наступление  ВЗ  обнаруживается  по  появлению  первых
признаков  увядания  (потеря  тургора)  у  растений  с  хорошо  раз¬
витыми  корневыми  системами,  причем  эти  признаки  не  исче¬
зают  и  при  длительном  выдерживании  растений  в  насыщенной
водяным  паром  атмосфере.  Иссушение  почвы  до  ВЗ  не  приво¬
дит  к  гибели  растений,  но  вызывает  прекращение  прироста  и
уменьшение  сухой  массы  растений.  Иными  словами,  влага  при
ВЗ  еще  не  является  полностью  недоступной,  но  оказывается
непродуктивной.
 Определяют  ВЗ  как  прямыми,  вегетационными  методами
(наиболее  обстоятельно  разработанными  для  однолетних  тра¬
вянистых  растений),  так  и  косвенно,-по  гидросорбционным  по¬
казателям  почв.  Доказано,  что  величина  ВЗ  в  большей  степени
зависит  от  свойств  почв,  чем  от  вида  растений.
 1. 	Прямые  методы  определения  ВЗ.
 А. 	Метод  вегетационных  миниатюр  в  варианте  С.  А.  Вериго,
 1  Для  определения  МГ  в  органогенных  горизонтах  используют  образцы
с  естественной  влажностью.  В  процессе  опыта  они,  естественно,  не  погло¬
щают,  а  теряют  воду.
 74

П.  А.  Разумовой  [1973]  заключается  в  том,  что  учитывается
влажность  почвы  в  тот  момент,  когда  выращиваемое  растение
с  хорошо  развитой  корневой  системой  устойчиво  увядает  из-за
иссушения  почвы,  хотя  все  остальные  факторы  (свет,  темпера¬
тура,  влажность  воздуха,  элементы  питания)  являются  опти¬
мальными.
 Ход  определения.  .Около  70  см3  свежей  почвы  (вскоре
после  взятия  образца  в  поле)  помещают  в  стеклянные  стакан¬
чики  высотой  10  и  диаметром  3  см.  До  посадки  растений  в
каждый  стаканчик  вносят  питательные  вещества  1  и  воду  (око¬
ло  20  мл  на  стаканчик),  после  чего  закрывают  от  испарения
кружочками  из  пергамента,  залитыми  сверху  парафином  или
смесью  из  двух  частей  парафина  и  одной  части  вазелина,
и  больше  не  поливают.
 В  каждый  сосуд  через  отверстия  в  парафинированном  круж¬
ке  помещают  по  одному  хорошо  наклюнувшемуся  зерну  овса
(в  США  используют  подсолнечник).  При  указанном  объеме
почвы  и  исходном  количестве  воды  растения  успевают  развить¬
ся  до  листовой  фазы,  когда  момент  увядания  хорошо  заметен
(перед  выходом  в  трубку).
 Сосуды  помещают  в  ящики  с  ватой,  опилками  и  т.  п.  тепло¬
изолирующими  материалами  и  устанавливают  в  местах,  хорошо
освещенных  рассеянным  светом.  Среднесуточная  температура
 Рис.  20.  Определение  почвенной  влажности  завядания  растений  (ВЗ)  прямы¬
ми  методами.
 й  —  по  потере  тургора  растением  (метод  вегетационных  миниатюр): 	/  —  нормальное
 растение,  2  —  начало  завядания;  б  —  по  сопряженной  динамике:  /  —  радиального  при¬
роста  стволов  деревьев  и  2  —  запасов  влаги;  3  —  запас  влаги  при  ВЗ,  4  —  период  за¬
сухи,  5  —  «отрицательный  прирост».
 1  Примерный  состав  вносимых  питательных  веществ  (в  г  на  1л  воды):
аммоний  фосфорнокислый  двузамещенный  0,2;  аммоний  фосфорнокислый
однозамещенный  0,2;  аммоний  азотнокислый  0,8;  калий  азотнокислый  0,5.
 75

воздуха  в  период  опыта  должна  быть  не  ниже  15°  и  не  выше
25  °С.
 Когда  появляются  признаки  завядания  (поникание  листьев,
рис.  20,  а),  стаканчики  ставят  на  ночь  в  камеру  с  влажным  воз¬
духом  (закрытый  ящик,  стенки  которого  выложены  влажной
фильтровальной  бумагой).  Если  за  ночь  тургор  растений  вос¬
станавливается,  опыт  продолжают  и  растения  снова  выставля¬
ют  на  свет.  Опыт  считается  законченным,  когда  листья  расте¬
ний  устойчиво  увяли  и  их'тургор  не  восстанавливается  даже
при  помещении  растений  в  темное  место  с  влажностью  воздуха,
близкой  к  насыщению.  Сосуд  с  таким  увядшим  растением  в  тот
же  день  распаковывают,  из  него  удаляют  верхний  слой  (1  —
2  см)  почвы  и  корни,  после  чего  определяют  влажность  остав¬
шейся  части  почвы  термостатно-весовым  методом.
 При  определении  ВЗ  в  торфяных  почвах  важно,  чтобы  торф
перед  опытом  не  был  подсушен  и  не  измельчался.
 Б.  Другие  методы  с  использованием  вегетационных  сосудов.
Более  громоздким,  но  зато  и  более  точным  является  метод  с
использованием  сосудов  емкостью  не  менее  1000  см3  (метод
Федоровского),  преимущество  которых  связано  с  более  мощным
развитием  корневых  систем.
 Указанным  методом  можно  определить  ВЗ  для  любых  тра¬
вянистых  растений,  включая  и  многолетние.  Сложнее  опреде¬
лить  ВЗ  для  древесно-кустарниковых  растений,-  которым  для
нормальною  развития  корней  требуется  объем  почвы  во  много
раз  больший,  чем  в  вегетационном  сосуде.  Поэтому  даннвш  ме¬
тод  может  быть  использован  лишь  для  определения  ВЗ  у  моло¬
дых  растений  с  последующей  экстраполяцией  результатов  на
полноразвитые  растения.
 Сложность  определения  ВЗ  для  древесных  пород  связана
еще  и  с  тем,  что  последние  проявляют  признаки  угнетения,  вы¬
званные  засухой,  не  столь  четко  и  не  так  быстро,  как  травя¬
нистые  растения.  Особенно  сильное  запаздывание  характерно
для  хвойных  пород.  Для  этих  растений  приходится  изыскивать
другие  показатели,  свидетельствующие  о  том,  что  запас  про¬
дуктивной  влаги  ими  исчерпан.
 В  качестве  такого  показателя  М.  А.  Репневская  [1969]  пред¬
лагает  использовать  снижение  скорости  транспирации.  Эту  ско¬
рость  можно  определять  путем  взвешивания  (по  убыли  массы
сосудов  с  растениями).
 Молодые  деревца  вместе  с  комом  почвы  такой  величины,
чтобы  не  пострадали  корни,  выкапывают  и  помещают  в  вегета¬
ционные  сосуды  и  хорошо  поливают  их  в  течение  2—3  месяцев,
чтобы  растения  прижились  и  новые  корни  пронизали  весь  объем
сосуда.  Затем  поверхность  почвы  заливают  мастикой,  закрывая
от  испарения,  и  с  этого  момента  сосуды  ежедневно  взвешивают.
Пока  влаги  в  почве  достаточно,  скорость  транспирацйи  будет
постоянной  и  относительно  большой.  Снижение  запаса  про^ук-
 76

тивной  влаги  вызывает  сначала  уменьшение,  а  затем  прекра¬
щение  расходования  влаги  растениями  (масса  сосудов  почти  не
изменяется  во  времени).  Влажность  почвы,  отвечающая  момен¬
ту  прекращения  транспирации,  соответствует  ВЗ.  Ее  опреде¬
ляют  непосредственно,  взяв  пробу  почвы  из  сосуда.  После
этого  возобновляют  поливы,  чтобы  убедиться,  что  растения  не
погибли.
 Все  методы  с  использованием  сосудов  позволяют  установить
ВЗ  для  некоторого  числа  изолированных  и,  как  правило,  искус¬
ственно  выращенных  растений  определенного  вида,  находящих¬
ся  в  определенной  фазе  развития,  и  тем  самым  дают  конкрет¬
ный,  но  очень  частный  результат.
 В. 	Полевые  методы  определения  ВЗ  позволяют  определить
количество  непродуктивной  влаги  для  растительного  сообщества
по  влажности,  остающейся  в  почве  в  момент  появления  устой¬
чивых  признаков  угнетения  растений  от  засухи.
 Эти  признаки  особенно  хорошо  заметны  у  мезофильных  тра¬
вянистых  растений  и  проявляются  тогда,  когда  до  ВЗ  падает
влажность  того  слоя  почвы,  где  расположена  главная  масса
сосущих  корней  растений.  Так,  в  широколиственной  дубраве  в
засушливое  лето  первыми  теряют  тургор  и  полегают  растения
сныти  —  наиболее  влаголюбивого  вида  среди  дубравного  широ-
котравья.  Потеря  тургора  наблюдается  вначале  лишь  в  дневные
часы,  а  за  ночь  растения  оправляются.  Потом  тургор  не  вос¬
станавливается  и  после  ночи.  Влажность  взятых  в  это  время
образцов  из  слоя  0—20  (30)  см  соответствует  ВЗ  для  данного
вида  растений,
 По  мере  того  как  иссушение  Охватывает  более  глубокие  го¬
ризонты  почвы,  признаки  угнетения  обнаруживают  и  растения
в  ярусе  подлеска  (пожелтение,  поникание,  а  затем  частичный
листопад  у  ильмовых  и  липы).  Последними  обнаруживают  при¬
знаки  угнетения  деревья  первого  яруса,  корни  которых  прони¬
кают  наиболее  глубоко.  Реакцией  на  засуху  у  древесных  расте¬
ний  служит  прекращение  радиального  прироста  ствола,  сме¬
няющееся  при  продолжении  и  углублении  засухи  явлением  так
называемого  «отрицательного  прироста»,  когда  диаметр  ствола
не  только  перестает  увеличиваться,  но  даже  уменьшается'  по
сравнению  с  более  ранними  моментами  вегетационного  периода
(вследствие  потери  влаги).  Установлено,  что  «отрицательный
прирост»  наблюдается  во  время  продолжительных  периодов  без
дождя  (более  15—20  дней),  но  лишь  в  тех  случаях,  когда  влаж¬
ность  почвы  приближается  к  ВЗ  [Растворова,  Самиляк,  1977].
Размеры  его  составляют  сотые  или  десятые  доли  миллиметра
за  декаду  и  могут  быть  с  удовлетворительной  точностью  изме¬
рены  при  наличии  соответствующих  приборов  —  приростомеров.
 Влажность  почвы,  измеренная  в  момент,  когда  приростомер
указывает  на  появление  отрицательного  прироста,  весьма  близ¬
ка  к  ВЗ  для  всего  почвенного  профиля  (рис.  20,6).
 77

2. 	Косвенные  методы  определения  ВЗ.
 A. 	Расчет  ВЗ  по  величине  максимальной  гигроскопичности
(МГ).  Влажность  завядания  может  быть  приближенно  опре¬
делена  по  величине  МГ  путем  умножения  ее  на  определенный
коэффициент,  величина  которого,  по  данным  Гидрометеослуж¬
бы,  для  почв  СССР  колеблется  в  пределах  1,1—2,2,  в  среднем
составляя  1,34.  Некоторые  авторы  применяют  коэффициент  1,5.
 Б.  Определение  ВЗ  как  равновесной  влажности  прн  обез¬
воживании  образцов  над  10%-ной  .H2SO4.  Метод  аналогичен
методу  определения  МГ,  но  в  связи  с  тем,  что  образцы  пред¬
варительно  увлажняются,  в  них  сохраняется  более  высокая
влажность,  близкая  к  ВЗ.
 B. 	Определение  ВЗ  по  влажности  почвы,  сохраняющейся
при  выдерживании  образца  в  камере  с  давлением  газа  в  15  атм
(метод  мембранного  пресса).  Предполагается,  что  подобное
воздействие  обезвоживает  почву  примерно  в  той  же  степени,
что  и  корневые  системы  большинства  культурных  мезофильных
растений.  Принцип  работы  мембранных  прессов  описан  ниже,
в  разделе,  посвященном  энергетическому  состоянию  почвенной
Ълаги.
 Перечисленные  косвенные  методы  являются  приблизитель¬
ными,  но  применяются  достаточно  широко,  поскольку  легко
поддаются  стандартизации  и  дают  хорошую  воспроизводимость
результатов.  Они  удобны  для  сравнительной  оценки  почв  с
различными  гидросорбционными  свойствами.
 4.1.4. 	МАКСИМАЛЬНАЯ  МОЛЕКУЛЯРНАЯ  ВЛАГОЕМКОСТЬ
 По  представлению  А.  Ф.  Лебедева,  максимальная  молеку¬
лярная  влажность  (ММВ)—это  наибольшее  количество  влаги,
которое  может  удерживаться  в  почве  силами  молекулярного
притяжения  между  твердыми  частицами  и  водой,  т.  е.  сорб¬
ционными  силами.  Величина  ММВ  довольно  близка  к  ВЗ  и  мо¬
жет  служить  для  ориентировочной  оценки  общего  количества
связанной  влаги.  Разница  между  ММВ  и  МГ  характеризует
содержание  рыхлосвязанной  влаги.
 Принцип  определения  ММВ  основан  на  удалении  излишка
влаги  (сверх  МВ)  путем  отпрессовывания  в  пористую  влаго-
емкую  среду  (фильтровальную  бумагу).  Этот  метод  предло¬
жен  А.  Ф.  Лебедевым  под  названием  метода  пленочного  равно¬
весия.
 Ход  определения.  10—20  г  почвы,  пропущенной  через
сито  в  1  мм,  помещают  в  фарфоровую  чашку  и  при  перемеши¬
вании  добавляют  воду  (3—5  мл)  до  тех  пор,  пока  не  образует¬
ся  однородная  густая  паста.
 На  лоскут  хлопчатобумажной  ткани  накладывают  метал¬
лическую  пластинку-шаблон  (рис.  21,/)  в  виде  кольца  с  внут-
 78

ренним  отверстием  5  см,  толщина  кольца  2  мм.1  В  отверстие
шаблона  помещают  приготовленную  пасту  и  разглаживают
шпателем  вровень  с  кра¬
ями.  Накрывают  сверху
вторым  кусочком  ткани  и
помещают  между  заранее
подготовленными  пачка¬
ми  фильтровальной  бума¬
ги  3  (по  10—15  листов).
 Таким  же  образом  гото¬
вят  еще  несколько  поч¬
венных  проб,  укладывают
их  друг  на  друга,  пере¬
слаивая  металлическими
или  деревянными  про¬
кладками  2,  и  помещают
под  масляный  пресс,  где
выдерживают  10  мин  при
давлении  66  кг/см2  (6472
кПа).
 После  этого  пробы  из¬
влекают,  быстро  освобож¬
дают  от  прокладок.  При
полном  удалении  влаги
сверх  ММВ  пластинка
почвы  должна  легко  раз¬
ламываться.  Если  она
сгибается,  это  свидетель¬
ствует  о  неполном  удале¬
нии  свободной  воды;  в
этом  случае  нужно  повто-
 )i!illllllllllllllllllllll!lllll|ll||
 ii!!!lllllllllllllllll!lllllllllllll
 11!11|||||
I  1
 ;||
 1
 |!!м'11111111111111111111111|1111!111!1||||||||||
 1
 Ж
 Рис.  21.  Определение  максимальной  моле¬
кулярной  влагоемкости  (ММВ)  по  А.  Ф.
Лебедеву.
 Пояснения  *в  тексте.
 рить  определение,  увеличив  время  прессования  до  20—30  мин.
 Отпрессованную  и  освобожденную  от  прокладок  лепешечку
почвы  4  помещают  во  взвешенный  бюкс  5  для  определения)
влажности,  которая  и  будет  соответствовать  ММВ.
 Все  виды  влагоемкости,  рассмотренные  в  пп.  4.1.1—4.1.4,
характеризуют  связанную  влагу,  молекулы  которой  лежат  в
силовом  поле  частиц  твердой  фазы,  а  потому  малоподвижную
и  непродуктивную  для  растений.  Величины  рассмотренных  по¬
казателей  (МГ,  ВЗ,  ММВ)  зависят  почти  исключительно  от
удельной  поверхности  почвы  и  практически  не  зависят  от  сло¬
жения.  При  дальнейшем  добавлении  воды  в  почву,  содержа¬
щую  связанную  (пленочную)  влагу,  сорбционные  силы  оказы¬
ваются  уравновешенными,  а  влага  —  свободной  и  продуктивной
для  растений.  В  отличие  от  пленочной  она  представляет  собой
 1  Для  песчаных  почв  применяют  пластинки  более  толстые  или  использу¬
ют  две  пластинки,  накладывая  их  друг  на  друга.
 79

скопления  в  почвенных  порах,  удерживаемые  капиллярными
силами.
 Рассматриваемые  ниже,  в  пп.  4.1.5—4.1.8,  виды  влагоемко-
сти  относятся  к  свободной  (подвешенной  и  подпертой)  влаге.
Их  величины  зависят  не  только  от  удельной  поверхности  (S0)
почвы,  но  и  от  ее  сложения,  от  ее  общей  порозности  и  соотно¬
шения  пор  разного  размера.
 4.1.5. 	ВЛАЖНОСТЬ  РАЗРЫВА  КАПИЛЛЯРНЫХ  СВЯЗЕЙ
 Влажность  разрыва  капиллярных  связей  (ВРКС  или  ВРК)
представляет  собой  такое  количество  подвешенной  влаги,  при
котором  ее  подвижность  резко  изменяется.  При  влажности  вы¬
ше  ВРК  влага  заполняет  всю  систему  капиллярных  пор  и  пред¬
ставляет  собой  единое,  сплошное  водное  тело.  Такая  влага
легко  подвижна,  в  частности,  она  способна  легко  перемещать¬
ся  к  месту  ее  расходования  (например  к  испаряющей  поверх¬
ности),  что  обусловливает  оптимальную  влагообеспеченность
растений.
 При  падении  влажности  до  ВРК  подвижность  почвенной
влаги  резко  снижается,  поскольку  водное  тело  утрачивает
сплошность.  Чем  больше  доля  крупных,  некапиллярных  (обыч¬
но  межагрегатных)  пор  в  почве,  тем  при  более  высокой  влаж¬
ности  происходит  этот  разрыв  сплошности.
 В  почвах  суглинистого  и  глинистого  механического  состава,
не  имеющих  выраженной  макроструктуры,  величина  ВРК  при¬
близительно  соответствует  середине  диапазона  влажности
между  ВЗ  и  наименьшей  влагоемкостью  (НВ),  т.  е.  середине
диайазона  активной  влаги.  Таким  образом,  во  всей  толще  суг¬
линистых  и  глинистых  почвогрунтов,  исключая  оструктуренные
гумусовые  горизонты,  ВРК  можно  найти  расчетным  путем.
В  песчаных  почвах  ВРК  соответствует  НВ.
 Величины  ВРК  используют  при  истолковании  данных  о
влажности  почвы,  поскольку  ВРК  представляет  собой  границу
между  легкодоступной  и  труднодоступной  растениям  влагой.
 Наиболее  простым  и  массовым  методом  определения  ВРК
является  метод,  разработанный  в  Почвенном  институте  им.
В.  В.  Докучаева  С.  И.  Долговым  и  В.  Б.  Мацкевич,  принцип
которого  заключается  в  том,  что  растворенные  вещества  могут
передвигаться  С  капиллярным*  током  влаги  к  поверхности  поч¬
вы  только  в  том  случае,  если  влажность  почвы  превышает
ВРК.
 Ход  определения.  150—200  г  воздушно-сухой  почвы,
пропущенной  через  сито  в  1  мм,  тщательно  перемешивают  с  су¬
хим  мелкокристаллическим  сернокислым  натрием  (5  г  на  100  г
почвы).  Из  этой  смешанной  с  Na2S04  почвы  на  технических
весах  берут  серию  одинаковых  навесок  (20—50  г),  которые  по¬
мещают  в  алюминиевые  бюксы.
 В  бюксы  добавляют  при  перемешивании  разные  количест¬
 во

ва  воды,  чтобы  получить  разные  значения  влажности  (напри¬
мер,  в  легком  суглинке  10,  11,  12,  13,  14,  15%  от  веса  почвы).
Чтобы  плотность  сложения  почвы  была  близка  к  тгсходной,  слой
почвы  в  бюксах.  доводят  до  определенной  высоты,  уплотняя
или  разрыхляя  почву.  Эту  высоту  находят,  умножив  величину
навески  на  характерную  для  данной  почвы  величину  р  и  раз¬
делив  на  площадь  бюкса.  Для  удобства  следует  перед  помещен
нием  почвы  в  бюкс  нанести  черту  простым  карандашом  на  его
внутренней  стенке  на  нужной  высоте.
 Затем  бюксы  взвешивают,  раскрывают  и  .оставляют  подсы¬
хать  при  комнатной  температуре.  В  тех  бюксах,  где  влажность
выше  ВРКг  восходящее  капиллярное  передвижение  влаги  при¬
ведет  к  образованию  на  поверхности  почвы  хорошо  заметных
выцветов  солей.  В  бюксах  с_  влажностью  ниже  ВРК  поверх¬
ность  почвы  не  изменится.  За  ВРК  принимают  влажность  в
первом  из  бюксов  (Литая  от  большей  влажности),  где  выде¬
ления  солей  не  наблюдается.  По  окончании  опыта  бюксы  вы¬
держивают  при  105°С  до  равновесного  состояния  для  контроля
исходной  влажности,  которую  рассчитывают  как  разность
между  начальной  массой  бюкса  и  его  массой  после  сушки,  от¬
несенную  к  массе  сухой  почвы  и  умноженную  на  100.
 Недочетом  данного  метода  является  то,  что  используется
почва  с  нарушенным  сложением.  Более  строгое  определение
ВРК  требует  более'громоздкого  эксперимента,  в  котором  перио¬
дически  измеряют  потерю  влаги  образцом  увлажненной  почвы
при  его  подсыхании.  Таков  метод  определения  ВРК  по  скоро¬
сти  сушки,  предложенный  Ф.  Е.  Колясевым  [1957];  с  наступле¬
нием  влажности,  соответствующей  Е}РК,  темп  сушки  образца
снижается.
 4.1.6.  НАИМЕНЬШАЯ  ВЛА  ГО  ЕМКОСТЬ
 Наименьшая  влагоемкость  (НВ);  синонимы:  полевая  влаго-
емкость,  предельная  полевая  влагоемкость  (ППВ)—это  мак¬
симальное  количество  влаги,  которое  может  удержать  почва
после  избыточного  полива  сверху  и  при  свободном  оттоке  из¬
бытка  влаги,  т.  е.  максимальное  количество  подвешенной  вла¬
ги.  НВ  представляет  собой,  таким  образом,  наибольшее  коли¬
чество  влаги,  которое  почва  может  накопить  и  сохранить  при
глубоком  залегании  грунтовых  вод.  В  почвах  суглинистого  и
глинйстого  механического  состава  величина  НВ  может  быть
близка  к  капиллярной  влагоемкости  КВ;  в  песчаных  почвах
НВ  значительно  меньше,  чем  КВ.  В  одной  и  той  же  почве  при  ее
постоянном  сложении  НВ  практически  не  изменяется,  при  из¬
менении  же  сложения  (уНлотлении,  рыхлении,  оструктурива-
нии)  величйна  НВ  изменяется  сильно.
 Величины  НВ  необходимо  знать  при  любых  почвенно-гид¬
рологических  исследованиях,  в  особенности  для  автоморфных
почв,  формирующихся  при  глубоком  залегании  грунтовых  вод,
 6  Заказ  №  330
 И

так  как  для  подобных  почв  ,НВ  представляет  собой  максималь¬
но  возможное  содержание  почвенной  влаги.  Данные  о  НВ  ис¬
пользуют  для  истолкования  результатов  изучения  режима  влаж¬
ности  почв,  расчета  поливных  и  оросительных  норм,  пересчета
влажности  в  относительные  величины  и  вычисления  диапазона
активной  влаги,  верхней  границей  которого  и  является  НВ  (см.
п.  4.3).
 1.  Полевое  определение  НВ.  Наименьшую  влагоемкость
определяют  в  полевых  условиях  при  естественном  залегании
почвы  методом  заливаемых  площадок.  Суть  метода  заключается
в  том,  что  на  почву  подают  такое  количество  воды,  чтобы  за¬
полнить  все  поры,  а  затем  дают  избытку  влаги  стечь  под  дей¬
ствием  силы  тяжести.  Установившаяся  влажность  и  соответ¬
ствует  НВ  (при  условии,  что  грунтовые  воды  лежат  не  ближе
3—4  м  от  поверхности).
 Техника  определения.  Выбрав  ровный  однородный
участок  почвы,  выделяют  на  нем  площадку  (от  3X3  до  1x1  м2),
вокруг  которой  создают  защитный  бортик  —  из  досок,  земля¬
ных  валиков,  металлической  рамы  и  т.  п.  Если  профиль  почвы
резко  дифференцирован  по  механическому  составу  и  имеются
плотные  горизонты,  могущие  служить  местными  водоупорами,
а  также  если  почва  очень  сухая,  то  целесообразно  изолировать
заливаемый  объем*  почвы  с  боков.  Для  этого  по  периметру  пло¬
щадки  выкапывают  узкую  траншею  такой  глубины,  чтобы  за¬
хватить  полностью  верхние  легкие  (или  иссушенные)  горизон¬
ты  и  начало  следующего.  В  эту  траншею  опускают  пленку  или
рубероид  с  таким  расчетом,  чтобы  плотно  обернуть  отпрепари¬
рованную  призму  почвы  и  оставить  край  пленки,  выступающий
над  почвой  на  высоту  10—20  см.  После  этого  края  и  швы  за¬
мазывают  влажной  глиной,  а  транщею  засыпают  и  утрамбо¬
вывают.
 Естественную  растительность  на  площадке  сохраняют.  На
подготовленную  площадку  подают  такое  количество  воды,  что¬
бы  она  заполнила  все  почвенные  поры.  Это  количество  рассчи¬
тывают  заранее,  зная  порозность  и  исходную  влажность  поч¬
вы  и  вычисляя  объем  свободных  от  воды  пор  в  каждом  гори¬
зонте,  а  затем  суммируя  его  для  всего  увлажняемого  про¬
филя.
 Пр  имер  расчета.  Размеры  заливной  площади
S^2x2=4  м2.  Установлено,  что  горизонт  А\  имеет  мощность
А=12см=0,12  м,  влажность  в  %  от  массы  до=15%;  плотность
сложения  р=1,2  г/см3;  порозность—  П  =  58%.
 Находят:
 а) 	объем  горизонта:  Vrop=A'S=0,12X4=0,48  м3=480  л;
 б) 	объем  всех  пор  в  горизонте: 	Vnop  =  Vrop•  щ  =  48QX
 X0,58=278  л;
 82

w
 в) 	объем  пор,  уже  занятых  водой:  V'Boa  =  Vrop-  щ  S=480x
Х0.15Х  1,2=86  л;
 г) 	объем  свободных  от  воды  пор:  Увоэд=Кпор—Квод=276—
.86=  192  л.
 Таким  образом,  для  заполнения  всех  пор  в  верхнем  горизон-
те  профиля  потребуется  192  л  воды.
 Подобный  расчет  проводят  для  всех  горизонтов  до  той  глу¬
бины,  на  которую  нужно  определить  НВ  (обычно  до  1—3  м).
Результаты  для-отдельных  горизонтов  суммируют.  Полученную
сумму  умножают  на  поправку  на  боковое  растекание  (если-  не
сделано  обертывание  площадки  водонепроницаемым  материа¬
лом).  Бела  размеры  площадки  1x1  м2,  эта  поправка  составит
1,5—2,  если  2X2  м2=1,25.  При  больших  размерах  площадки
поправку  можно  не  вводить.
 Определив  требуемое  количество  воды,  приступают  к  залив¬
ке  подготовленной  площадки.  Струю  воды  из  ведра  (шланга)
направляют  не  прямо  на  почву,  а  на  какой-нибудь  твердый
предмет  (лист  фанеры  и  т.  п.),  чтобы  не  нарушить  сложения
почвы.  Уровень  воды  стремятся  поддерживать  постоянным.  Ког¬
да  весь  заданный  объем  воды  впитается  в  почву,  поверхность
ее  накрывают  от  испарения  водонепроницаемой  пленкой,  а  по¬
верх  нее  соломой,  листьями  или  другими  подручными  мульчи¬
рующими  материалами,  чтобы*  уменьшить  колебания  темпера¬
туры  и  связанное  с  ними  передвижение  влаги.
 Время,  необходимое  для  стекания  избытка  и  установления
равновесной  влажности,  соответствующей  НВ,  зависит  от  меха¬
нического  состава  почвы.  Для  песчаных  й  супесчаных  почв  оно
составляет!  сутки,  для  .суглинистых  —  2—3,  для  глинистых  —
3—7  суток.  Чтобы  точнее  определить  время  установления  равно¬
весия,  необходимо  последовательно  брать  образцы  с  увлажнен¬
ной  площадки  в  течение  нескольких  дней.  При  достижении  НВ
колебания  влажности  во  времени  будут  минимальными,  не  пре¬
вышающими  1—2%.  Эти  равновесные  значения  влажности  и
отвечают  НВ.
 2. 	Определение  НВ  в  лаборатории.  Если  в  поле  НВ  почему-
либо  не  определили,  но  нужно  иметь  хотя  бы  ориентировочное
представление  о  ее  величине,  пользуются  лабораторными  мето¬
дами.
 А.  Очень  быстрый  ориентировочный  метод  определения  НВ
предложен  А.  В.  Николаевым.  Избыток  влаги  сверх  НВ  удаля=
ется  в  пористую  среду  —  гипсовую  пластину.  Момент  удаления
избытка  влаги  устанавливают  по  внешнему  виду  поверхности
почвы  —  она  теряет  влажный  блеск,  становясь  матовой.
 Ход  определения.  Произвольное  количество  почвы,  про¬
пущенной  через  сито  1  мм,  смачивают  водой  при  тщательном
перемешивании  до  образования  текучей  пасты.  Некоторое  коли¬
чество  этой  пасты  (около  20—30  мл)  выливают  на  пористую
 6* 	S3

гипсовую  пластину  и  выдерживают  там  до  тех  пор,  пока  влаж¬
ная  и  блестящая  вначале  поверхность  почвы  не  станет  мато¬
вой  за'  счет  того,  что  влага  из  .почвы  будет  поглощаться  пла¬
стиной.  После  этого  почвенную  лепешечку  снимают  с  помощью
шпателя  или  ножа  и  помещают  в  бюкс  или  бумажный  пакетик
для  определения  влажности  (см.  п.  3.1).
 После  нескольких  определений  загрязненную  пластину  моют
и  просушивают  в  сушильном  шкафу.
 Примечание.  В  почвах  тяжелого  механического  состава
отсасывание  избытка  влаги  гипсом  идет  очень  медленно.  В  этом
 , 	случае  во  избежание  потерь
 влаги  на  испарение  необхо¬
димо  накрыть  влажную  ле¬
пешечку  сверху  стаканом  и
выдерживать  на  пластине
1  ч,  после  чего  определить
влажность.
 Для  приготовления  гипсо¬
вой  пластины  порошок  гип¬
са  (можно  использовать  те
его  марки,  которые  приме¬
няют  в  .медицине)  переме¬
шивают  с  водой  до  образо¬
вания  вязкотекучей  массы,
которую  выкладывают  в
плоские  картонные  коробки
(удобны  имеющиеся  в  лабо-
п 	~ 	.  раториях  коробки  из-под
 пиллярной  и  полной  влагоемкости  в  на-  фиксаналов)  и  высушивают
сыпных  колонках. 	на  воздухе.
 а  —  определение  НВ  (пояснение  в  тексте);  Б.  Определение  НВ  В  ЛЗ-
б  —  уровни  воды  в  ванне  при  определения  бораТОрИИ  МОЖНО  ОСуЩвСТ-
 вить  на  образцах,  использу-
емых  для  определения  капиллярной  влагоемкости  (КВ).  Этот
метод  разработан  С.  И.  Долговым.
 Ход  определения.  Колонку  почвы  после  насыщения  до
КВ  (см.  п.  4.1.7;  4)  и  взвешивания  устанавливают  на  поверх¬
ность  воздушно-сухого  образца  той  же  почвы  (рис.  22,  а).
Масса  образца  не  должна  быть  меньше  массы  почвы  в  колонке.
Для  лучшего  контакта  смоченной  и  сухой  почвы  сверху  на  ко¬
лонку  помещают  груз  (например,  накрывают  колонку  дощеч¬
кой,  на  которую  ставят  гирю  в  500  г).  Через  сутки  колонку
взвешивают  и,  зная  массу  сухой  почвы  в  ней,  рассчитывают
процент  влаги,  соответствующий  НВ.
 4.1.7.  КАПИЛЛЯРНАЯ  БЛАГО  ЕМКОСТЬ
 Капиллярная  влагоемкость  (КВ)—равновесная  влажность
почвы,  находящейся  в  пределах  капиллярной  к^ймы  грунтовых
 84

вод.  КВ  представляют  собой  максимальное  количество  капил¬
лярно-подпертой  воды. 	>
 Величина  КВ  того  или  иного  слоя  почвы  зависит  не  только
от  свойств  почвы  (дисперсного  и  структурного  состояния,  пороз-
ности  и  пр.),  но  и  от  положения  этого  слоя  над  уровнем  грун¬
товых  вод.  Непосредственно  над  зеркалом  грунтовых  вод  КВ
мало  отличается  от  полной  влагоемкости  (ПВ),  а  на  верхней
границе  капиллярной  каймы  она  становится  равной  НВ.  По-
этому  КВ  не  может  быть  измерена  однозйачно,  а  представляет
функцию  от  высоты  над  уровнем  грунтовых  вод.
 Капиллярную  влагоемкость,  а  точнее  распределение  влаги  в
пределах  капиллярной  каймы,  необходимо  знать  при  изучении
почв,  которые  формируются  при  близком  залегании  грунтовых
вод,  поскольку  капиллярно-подпертая  влага  играет  ведущую
роль  во  влагоснабжении  растений  и  оказывает  непосредствен¬
ное  влияние-  на  почвенные  процессы  (оглеение,  засоление  и
др.)-.
 1. 	Полевое  определение  КВ.  Наиболее  точное  представление
о  КВ  можно  получить,  измеряя  влажность  в  пределах  капилляр¬
ной  каймы  от  грунтовых  вод  до  ее  верхней  границы  (или  до
поверхности  почвы,  если  грунтовые  воды  лежат  неглубоко,  бли¬
же  1—3  м).  Для  этого  послойно  отбирают  пробы  до  водонос¬
ного  горизонта,  определяют  влажность  (термостатно-весовым
методом)  и  строят  так  называемые  «капиллярные  кривые»,
т.  е.  кривые  распределения  влажности  по  высоте.
 2. 	Лабораторное  определение  КВ.  Аналогами  полевого  ме¬
тода  в  лабораторных'условиях,  позволяющими  изучить  рас¬
пределение  влаги  по  высоте  капиллярной  каймы,  являются  ме¬
тод  высоких  колонн  и  метод  капилляриметров.
 Высокие  колонны  (монолиты  или  насыпные),  помещенные
нижнйм  концом  в  сосуд  с  водой,  представляют  собой  модель
капиллярной  каймы.  Варьируя  температурные  условия,  кон¬
центрацию  солей  в  насыщающем  колонну  растворе  и  другие
факторы,  можно  получить  дополнительные  сведения  о  поведе¬
нии  капиллярно-подпертой  влаги.  Этот  метод  удобен  лишь  для
почв  легкого  механического  состава,  у  которых  высота  капил¬
лярного  поднятия  измеряется  дециметрами.  Для  тяжелых  почв
из-за  большой  высоты  колонн  применение  метода  осложняется.
 Метод  капилляриметров  позволяет  работать  с  почвами  лю¬
бого  механического  состава,  поскольку  фактором,  который  ре¬
гулирует  содержание  влаги,  удерживаемой  капиллярными  си¬
лами,  является  здесь  не  высота  над  уровнем  воды,  а  противо¬
действующее  капиллярным  силам  всасывающее  давление  (раз¬
режение).  В  капилляриметре  ойо  варьирует  в  пределах  от  10
до  800—900  см  водного  столба,  что  соответствует  такому  же
диапазону  высоты  над  уровнем  воды.
 Это  р'азрежение  с  помощью  вакуумного  насоса  создают  в  ка¬
мере,  сообщающейся  с  испытуемым  образцом,  но  отделенной  от
 Ь5

него  пористой  перегородкой  —  мембраной,  проницаемой  для  во¬
ды,  но  непроницаемой  для  пузырьков  воздуха  (благодаря  это¬
му  свойству  мембраны  и  поддерживается  разность  давлений  по
обе  стороны  от  нее).
 Простейший  капилляриметр  (см.  рис.  34)  можно  собрать,
имея  воронку  со  стеклянным  фильтром  №  4,  колбу  Бунзена,
прибор  для  измерения  разрежения  (проще  всего  (/-образную
трубку,  заполненную  жидкостью)  и  вакуум-насос.
 Определение  капиллярной  влагоемкости  сводится  к  тому,
что  водонасыщенный  образец  выдерживают  при  ступенчато
возрастающем  разрежении,  одновременно  определяя  равновес¬
ную  для  данной  ступени  разрежения  влажность.  Эту  влажность
учитывают  по  объему  вытекающей  воды  или  определяют  непо¬
средственно,  каждый  раз  отбирая  с  воронки  небольшую  пробу.
 Метод  капилляриметров  применяют  и  для  определения  так
называемого  потенциала  почвенной  влаги,  о  чем  подробнее  бу¬
дет  сказано  в  гл_.  5.
 3. 	Упрощенное  лабораторное  определение  КВ  в  монолитах.
 Для  массового  приближенного  определения  КВ  в  слое  неболь¬
шой  мощности  (до  10—20  см  над  уровнем  грунтовых  вод)  мож¬
но  использовать  монолиты,  помещенные  в  отрезки  тонкостен¬
ных  трубок,  дно  которых  выполнено  из  металлической  сетки
или  затянуто  тканью.
 Ход  определения.  Трубки  или  иные  сосуды  с  моно¬
литами  почвы,  взвешенные  с  точностью  до  1  г,  устанавливают
на  .обильно  смачиваемую  пористую  подложку:  сложенную  в
несколько  раз  и  уложенную  на  подставку  фильтровальную  бу¬
магу  или  ткань,  края  которой  погружены  в  воду,  или  ставят  их
на  поверхность  водонасыщенного  песка.  В  этих  условиях  их  вы¬
держивают  до  тех  пор,  пока  верхний  срез  монолита  не  потем¬
неет  от  пропитавшей  его  воды,  л  масса  монолита  не  станет
постоянной.  При  этом  надо  следить,  чтобы  подложка  все  вре¬
мя  оставалась  влажной,  и  смачивать  ее.  После  этого  опреде¬
ляют  равновесную  влажность  обычным  методом  (п.  3.1).
 4. 	Упрощенное  лабораторное  определение  КВ  в  насыпных
образцах.  Часто  для  сравнения  свойств  различных  почв,  а  так¬
же  для  расчета  нормы  полива  почв  при  проведении  вегетаци¬
онных  опытов  проводят  определение  КВ  в  насыпных  колонках.
Для  получения  сравнимых  результатов  нужно,  чтобы  плотность
сложения  почвы  р  была  близка  к  исходной,  наблюдающейся
при  ее  естественном  залегании  (или  к  той  величине  р,  которая
будет  задана  в  вегетационных  сосудах).  Это  достигается  под¬
бором  количества  почвы  для  набивки.  Например,  если  величина
р  в  планируемом  опыте  задана  равной  1,4  г/см3,  а  объем  ци-.
линдра  для  определения  КВ  равен  200  см8,  цавеска  почвы  для
определения  КВ  составит  200-1,4=280  г.  Именно  такое  коли¬
чество  почвы,  подготовленной  и  измельченной  так  я^е,  как  и
 86

для  заполнения  вегетационного  сосуда,  помещают  в  цилиндр,
при  необходимости  уплотняя.
 Ход  определения.  ‘На  технических!  весах  взвешивают
сосуд  для  определения  КВ.  Сосуд  может  быть  металлической
призмой  (или  цилиндром)  с  металлической  сеткой  внизу
или  отрезком  стеклянной  трубки,  один  конец  которой
затянут  тканью.  Находят  объем  сосуда  (в  см3),  умножая
площадь  сечения  на  высоту.  Полученную  величину  умножают
на  плотность  сложения  почвы  и,тем  самым  определяют  вели¬
чину  навески.
 Отвешивают  нужное  количество  почвы,  пропущенной  через
сито  5  мм.  Можно  использовать  образец  •  после  проведения
агрегатного  анализа  (сухого  просеивания),  крупные  фракции
.агрегатов  измельчают.
 На  дно  цилиндра  кладут  бумажный  фильтр,  слегка  смачи¬
вают  его,  чтобы  он  плотно  прилегал  к  сетке,  и  заполняют  ци¬
линдр  почвой,  равномерно  уплотняя  ее  легким  постукиванием
по  столу.  Если  навеска  не  помещается  целиком,  значит  ли¬
бо  допущена  ошибка  в  расчете,  либо  почва  глыбистая.  В  таком
случае  увлажнение  начинают  с  тем  количеством  почвы,  которое
удалось  поместить  в  цилиндр.  После  увлажнения  почва  стано¬
вится  мягкой  и  легко  уплотняется  при  надавливании.  В  освобо¬
дившуюся  часть  цилиндра  помещают  оставшуюся  часть  навес¬
ки.  Затем  цилиндры  ставят  на  влажную  подложку  (см.  выше)
или  просто  в  широкую  ванну,  на  дно  которой  слоем  в  3—5  мм
налита  вода  (рис.  22,6).
 В  этом  положении  цилиндры  оставляют  на  1—2суток  (сле¬
дить  за  наличием  воды  в  ванне!),  чтобы  вода  заполнила  все
капиллярные  поры  почвы.  Показателем  капиллярного  насыще¬
ния  служит  потемнение  поверхности  образцов.  Вынимают  ци¬
линдр  из  воды,  осторожно  обсушивают  снизу  фильтровальной
бумагой  и  взвешивают  на  технических  весах  с  точностью  до
1  г.
 Для*  расчета  КВ  прибавку  массы  цилиндра  с  почвой  после
увлажнения  делят  на  величину  навески  (в  .пересчете  на  абсо¬
лютно-сухую)  и  умножают  на  100.  Почву  в  сосудах  после  опре¬
деления  КВ  используют  для  определения  НВ  (см.  выше  п.  4.1.6;
2Б)  и  для  определения  полной  влагоемкости.
 4.1.8.  ПОЛНАЯ  ВЛАГОЕМКОСТЬ
 Полная  влагоемкость  (ПВ),  или  водовместимость,  почвы  —
это  максимальное  количество  воды,  которое  может  находиться
в  почве  с  естественным  сложением  при  ее  затоплении,  когда"
вода  заполняет  все  поры  почвы.  (Фактически  при  этом  5—10%
объема  почвы  занимает  защемленный  воздух).  Состояние  важ¬
ности,  постоянно  близкое  к  ПВ,  характерно  для  болотных  почв.
В  почвах,  не  относимых  к  болотным,  но  формирующихся  при
 87

ТаблицаЭ  Характеристика  различных
 Показатели
 Кзтегор
 связанная
 прочносвяэанная
 рыхлосвяэанная
 Диапазон  влажности
 0  —МАВ1  (МГ)
 МГ  —вз
 Водоудерживающие  си¬
лы  и  их  величина
(кПа)
 Адсорбционные
я.  10*—  я-  10*
 Сорбционные
Я.  104  —  я*  103
 Силы,  вызывающие  пере¬
движение  влаги
 Адсорбционные
 Адсорбционные  и  сорбци¬
онные
 •
 Доступность  растениям
 Недоступная  влага
 /
 Труднодоступная,  непро¬
дуктивная
 Участие  в  переносе  ве¬
ществ  по  профилю
почвы
 Не  участвует
 Имеет  некоторое  значе¬
ние  в  перераспределе¬
нии  солей  в  диспуль-
сивном  («мертвом»)
горизонте  в  вековом
цикле
 Влияние  на  восстанови¬
тельные  процессы
 Не  влияет
 Не  влияет
 Возможность  количест¬
венных  изменений
 Количество  связанной  влаги  практически  не  мо¬
жет  быть  уменьшено;  в  легких  почвах  может
быть  увеличено  внесением  дисперсных  материа¬
лов
 1  МАВ  —  максимальная  адсорбционная  вл  а  гоемкость  —  величина,  близкая  к  МГ
 близком  залегании  грунтовых  вод,  влажность,  равная  ПВ,  воз¬
никает  периодически,  обычно  после  весеннего  снеготаяния  и  свя¬
занного  с  ним  подъема  грунтовых  вод.  В  этих  случаях  ПВ  мо¬
жет  наблюдаться  во  всем  профиле  почвы  или  только  в  нижней
его  части.
 Определение  ПВ  проводят  з  лабораторных  условиях  на  мо¬
нолитах  или  насыпных  образцах  после  того,  как  в  них  опре¬
делены  КВ  и  НВ  (см.  выше).
 Уровень  воды  в  ванне,  где  устанавливают  образцы,  должен
совпадать  с  поверхностью  почвы  (рис.  22,6).  Для  полного  за¬
полнения  лор  достаточно  нескольких  часов.  После  этого  цилиндр
 88

категорий  почвенной  влаги
 ии  влаги
 свободная
 подвешенная
 подпертая
 стекающая
 вз  —  нв
 НВ  —ПВ
 НВ  —ПВ
 Сорбционные  и  капил¬
лярные
я  •  103  —  п  •  10*
 Капиллярные  и  сопро¬
тивление  водоупора
п-  101  —  0
 Капиллярные
п;  10'  —  0
 Сорбционные  и  капил¬
лярные
 Капиллярные  и  гравита¬
ционные
 Гравитационные
 В  интервале  ВЗ  —  ВРК
среднедоступная,  чот
ВРК  до  НВ  —  легкодо¬
ступная,  оптимальная
для  роста
 Легкодоступная,  перехо¬
дящая  в  избыточную
 Легкодоступная,  но  из-
за  кратковременности
присутствия  в  почве
мало  потребляется  рас¬
тениями
 Обусловливает  сезонную
миграцию  веществ  в
пульсивном  слое  в  ни¬
сходящем  и  восходя¬
щем  направлениях
 Способствует  интенсив¬
ному  восходящему  то¬
ку  растворенных  ве¬
ществ  (засолению)
 Обусловливает  интенсив¬
ный  вынос  веществ  за
пределы  почвенного
профиля  (элювиальный
процесс)
 Не  влияет
 Активно  влияет,  способ¬
ствует  оглеению
 Не  влияет
 Величины  влагоемкости,  характеризующие  свободную  влагу,  р  опреде¬
ленных  пределах  могут  быть  уменьшены  или  увеличены  за  счет  изме¬
нения  лорового  пространства  прчв  (уплотнение,  рыхление,^оструктурв-
вание)
 (см.  Роде,  1965).
 \
 извлекают  из  ванны,  быстро  обтирают  снаружи  -и  быстро  взве¬
шивают  с  точностью  до  1  г,  после  чего  определяют  влажность
обычным  методом  (см.  п.  3.1).
 Для  почв  хорошо  оструктуренных  и  рыхлых,  содержащих
много  крупных  некапиллярных  пор,  ПВ  сильно  отличается  по
величине  от  КВ,  определенной  в  тех  же  образцах.  Для  почв  не*
оструктуренных  и  тонкозернистых  КВ  и  ПВ  почти  совпадают.
 В  ненабухающих  почвах  ПВ,  выраженная  в  %  от  объема
почвы,  очень  близка  к  величине  общей  порозности  и  может
 быть  рассчитана  по  формуле  порозности:  П=  (1— 	•  100.  Для
 89'

пересчета  в  весовые  проценты  эту  величину  нужно  разделить
на  плотность  сложения  почвы  р.  Величина  ПВ  тем  больше,  чем
лучше  оструктурена  почва.
 Определение  ПВ  нужно  дйя  контроля  общей  порозности,  а
также  при  необходимости  выразить  влажность  почвы  в  отно¬
сительных  величинах  (%  от  порозности  или  от  ПВ).  Сводка
различных  форм  почвенной  влаги  и  их  свойства  приведены
в  табл.  9.
 4.2. 	ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ
 Под  водопроницаемостью  почвы  понимают  ее  способность
пропускать  через  себя  воду.  Количественно  она  выражается
мощностью  слоя  воды  (в  миллиметрах),  поступающей  в  почву
через  ее  поверхность  в  единицу  времени.
 При  подаче  воды  на  поверхность  почвы,  ненасыщенной  вла¬
гой,  последовательно  совершаются  разные  процессы:  впитыва¬
ние,  т.  е.  поглощение  воды  почвой  под  действием  сорбционных
и  менисковых  сил;  просачивание*,  при  котором  сорбционные
силы  постепенно  ослабевают  по  мере  увлажнения  почвы  и  пре¬
обладающими  становятся  менисковые,  и  фильтрация,  т.  е.  пере¬
движение  воды  сквозь  насыщенную  водой  почву  под  напором
слоя  воды,  находящейся  на  поверхности  почвы.  г
 Водопроницаемость  почв  (измеренная  после  их  часового
выдерживания  при  напоре  воды  5  см)  колеблется  в  пределах
от  20—30  до  1000  мм/ч  и  более.  Оптимальные  значения  водо¬
проницаемости  в  1-й  час  опыта  составляют  100—500  мм/ч.
 Водопроницаемость  почвы  зависит  от  общего  Количества  пор
в  почве  и  в  первую  очередь  крупных  пор,  трещин,  ходов  жй-
вотных.  Устойчивые  высокие  значения  водопроницаемости  при¬
сущи  -почвам,  имеющим  хорошо  выраженную  й  стабильную
структуру.  В  случае  ж»  непрочной  структуры  высокая  началь¬
ная  водопроницаемость  быстро  снижается  по  мере  того,  как
агрегаты  распадаются  при  увлажнении.
 Величину  водопроницаемости  нужно  знать  потому,  что  она
определяет  возможные  размеры  поверхностного  стока,  потери
воды  из  каналов  и  водохранилищ,  влияет  на  формирование  за¬
паса  продуктивной  влаги  в  почве.  Динамика  впитывания  воды
в  почву  определяет  нормы  полива  при  орошении  и  интенсив¬
ность  дождевания. 	^
 Для  измерения  водопроницаемости  применяют:  а)  различ¬
ные  варианты  метода  рам,  с  помощью  которых  изолируется
площадка  почвы  (от  8—10  см2  до  1  м2)  и  на  ней  поддержива¬
ется  постоянный  напор,  и  б)  метод  дождевания  с  безнапорным
увлажнением  поверхности.  В  обоих  случаях  количество  воды,
поступающей  в  почву  в  единицу  времени,  учитывается  по  рас¬
ходу  воды  из  сосуда,  откуда  ее  подают  на  почву.  Более  тра¬
диционным  и  чаще  применяемым  является  метод  рам.
 90

1. 	Определение  водопроницаемости  с  прибором  Нестерова
(ПВН).  Прибор,  серийно  выпускаемый  промышленностью
(рис.  23),  представляет  собой  комплект,  в  который  входят
 Рис.  23.  Определение  водопроницаемости  с  прибором  ПВН.
 а  —  общи®  вид;  б  —  разрез;  в  —  зависимость  скорости  впитывания  воды  от  продолжи¬
тельности  опыта.  Остальные  обозначения  в  тексте.
 стальные  рамы:  внутренняя  (учетная)  3  диаметром  22,5  см  и
наружная  1  4  диаметром  45  см;  3  герметически  закрывающих¬
ся  пробками  /  бачка  для  воды  (показаны  два),  снабженных
двумя  подвижными  трубками  6  и  7,  проходящими  через  дно  со¬
суда,  с  помощью  которых  по  принципу  сосудов  Мариотта  регу¬
лируется  уровень  воды  над  поверхностью  почвы.  Бачки  име¬
ют  смотровые  стекла  2  со  шкалами,  позволяющие  наблюдать  за
расходом  воды.  Цена  деления  шкалы  0,1  л.  Для  установки
бачков  над  рамами  в  комплекте  'имеется  штатив*распорка  5
с  отвесом  для  проверки  правильности  установки  прибора.
 Ход  работы.  Выбрав  ровный  и  во  всех  отношениях  ти¬
пичный  для  исследуемого  почвенного  контура  участок,  устанав¬
ливают  в  почву  рамы.  Внутреннюю  раму  ставят  на  поверхность
аочвы  ц,  прижимая  почвенный  нож  к  ее  наружной  стенке,  об¬
водят  им  окружность,  прорезая  почву  вместе  с  корнями  расте¬
ний  до  глубины  ~5  см.  Если  почва  не  очень  плотная,  этого
оказывается  достаточно,  чтобы  рама  при  надавливании  вошла
 1  Назначение  наружной  рамы  —  ограничить  боковое  растекание  воды  из
внутренней,  учетной  рамы.
 91

в  почву  на  эту  же  глубину.  Если  почва  уплотнена,  ее  прореза¬
ют  ножом  еще  и  по  внутренней  стенке  рамы.  Раму  снимают  и,
многократно  проводя  ножом  вдоль  образовавшейся  кольцевой
щели,  проделывают  подобие  узкой,  по  толщине  стенок  рамы,
канавки.  После  этого  раму  ставят  на  место  и  равномерно,  что¬
бы  не  было  перекоса,  надавливают  на  ее  верхний  срез.  В  слу¬
чае  необходимости  по  срезу  постукивают  деревянной  колотуш¬
кой.  Затем,  когда  рама  прочно  вошла  в  почву  на  -  заданную
глубину,  обмйнают  почву  вдоль  стенок  изнутри  и  снаружи.
 Так  же  устанавливают  вторую  раму,  концентрично  первой.
На  верхнем  срезе  наружной  рамы  закрепляют  штатив  5;  за¬
фиксировав  гайками  его  ножки  в  нужном  положении.  На  по¬
лочку  штатива  ставят  заполненные  водой'  цилиндры,  опуская
трубки  в  прорезь  на  полочке  штатива  таким  образом,  чтобы
водосливная  (имеющая  кран)  трубка  7  одного  бачка  была  опу¬
щена  во  внутреннюю,  а  другого  —  во  внешнюю  раму.  -Вторую
трубку  каждого  бачка  —  воздушную  6  —  нужно  установить  так,
чтобы  ее  нижний  конец  был  удален  от  поверхности  почвы  на
расстояние,  равное  заданной  высоте  напора  воды  (например,
5  см  по  шкале,  нанесенной  на  внутренней  стороне'рам).  Для
этого,  слегка  отвернув  прижимную  гайку  каждой  трубки,  вытя¬
гивают  ее  (йли  вталкивают  в  цилиндр)  до  нужного  положения,
после  чего  гайку  затягивают.  Концы  сливных  трубок  устанав¬
ливают  на  2—3  см  ниже,  чем  воздушных.
 Заполняют  водой  третий,  запасной  цилиндр,  который  нуж¬
но  быстро  установить  на  место  опорожнившегося.  Кроме  того,
рядом  с  установленным  прибором  приготовляют  запас  воды
(несколько  ведер)  для  повторного  -заполнения  цилиндров.
 Одновременно  и  быстро  заливают  ведром  воду  в  обе  рамы
до  одинакового  уровня  и  засекают  время.  Открывают  краны
водосливных  трубок  обоих  цилиндров.
 Пока  нижние  концы  трубок  погружены  в  воду,  она  не  вы¬
текает  из  цилиндра.  По  мере  снижения  уровня  воды  в  рамах
в  связи  с  ее  впитыванием  в  почву  воздушная  трубка  освобож1
дается  из  воды  и  в  сосуд  через  нее  поступает  порция  воздуха,
которая  вытесняет  из  сосуда  через  другую  трубку  некоторое
количество  воды.  Уровень  воды  вновь  повышается,  запирая
воздушную  трубку.  Таким  путем  уровень  воДы  в  рамах  под¬
держивается  постоянным.
 Начиная  с  исходного  момента,  когда  .был  установлен  за¬
данный  уровень,  через  определенные  интервалы  времени  (5,
10,  15,  30,  60  мин)  по  шкале  бачка  снимают  показания  расхо¬
да  воды  во  внутреннюю  раму.  Расход  воды  во  внешнюю  раму
не  учитывают.
 Одновременно  с  показаниями  на  шкале  бачков  записывают
и  показания  термометра  8,  погруженного  в  воду  в  одной  из'
рам.  Запись  и  обработку  результатов  производят  по  приведен-
йому  образцу:
 92

Название  почвы...  Горизонт..._  (от...  см).  Дата...
Влажность  почвы  исходная:  в  %  от  массы...;  в  %  от  НВ...
Площадь  внутренней  рамы  400  см2.  Напор  воды...  см.  Сред¬
няя  температура  воды  за  время  опыта  ...  °С.>
 Время  от
начала  опыта,
мин
 *  Отсчет  по
шкале,  л
 Интервал
времени
между  отсче¬
тами,  мин
 Вытекло  воды
 за  время
 Водопрони¬
цаемость
мм  ч
 л
 »
 ММ  В01НОГО
слоя
 Д  V-10000  ^
 „  А  60
 /
 V
 Д/
 Д  V
 	ТТТлч—
 ——
 400
 д;
 0
 0
 5
 1,2
 5
 1,2
 30
 360
 15
 2,0
 10
 0,8
 20
 120
 240
 4,5
 60
 0,4
 10
 10
 300
 4,9
 60
 0,4
 10
 10
 Полученные  величины  водопроницаемости  /Ст  при  темпера¬
туре  Т  приводят  к  ее  стандартным  значениям  при  температуре
10°С  (Кю)  по  формуле
 /г  —  *т
Al°  “0,7  +  0,03Г  ’
 где  Г  —  температура  воды  в  опыте.  Изменение  скорости  про¬
сачивания  во  времени  изображают  графически,*  откладывая  по
оси  абсцисс  время  tyno  оси  ординат  —  водопроницаемость  К
(мм/ч).  Снижение  водопроницаемости  к  концу  опыта  свиде¬
тельствует  о  насыщении  почвы  влагой  и  наступлении  стадии
фильтрации  в  поверхностных  слоях  почвы.'
 В  связи  с  тем,  что  водопроницаемость  почвы  очень  неодно¬
родна  в  пространстве  (главным  образом  за  счет  неравномер¬
ного  распределения  в  ней  крупных  трещин  и  зоогенных  пор),
определение  нужно  вести  с  3—5-кратной  повторностью.  Для
определения  водопроницаемости  в  различных  горизонтах  поч¬
венного  профиля*  закладывают  разрезы,  вскрывающие  соответ¬
ствующие  горизонты,  и  в  каждом  из  них  подготавливают  гори¬
зонтальную  площадку,  где  устанавливают  рамы  и  определяют
водопроницаемость  так  же,  как  и  в  поверхностном  слое  почвы.
 Примечание.  Водопроницаемость  рыхлых  верхних  горизонтов  почвы
может  быть  настолько  высокой,  что  в  начале  опыта  даже  непрерывное  по¬
ступление  воды  из  бачков  прйбора  ПВН  не  может  компенсировать  ее  расхо¬
да,  особенно  из  наружной  рамы.  В  этом  случае  уровень  воды  в  наружной
раме  приходится  первое  время  поддерживать  вручную,  *  подливая  воду  из
какого-либо  сосуда.
 При  отсутствии  стандартного  прибора  ПВН  можно  исполь¬
зовать  вариант  метода  рам  с  подачей  и  поддержанием  уровня
воды  вручную.  Воду  подливают  либо  мерным  цилиндром,  либо
 03

из  снабженного  краном  бака  для  воды,  который  предваритель¬
но  вымеряют  и  на  внутренней  стенке  которого  наносят  деления
(в  литрах).  Рамы  можно  использовать  металлические  (круглые
или  квадратные)  или  деревянные  (квадратные).
 2. 	Определение  водопроницаемости  методом  трубок.  Метод,
предложенный  Н.  А.  Качинским  в  МГУ,  по  сравнению  с  рас¬
смотренным  выше  менее  трудоемкий  и  не.  требует  большого
количества  воды.  С  его  помощью  удобно  изучать  различия  в
водопроницаемости  горизонтов  почвенного  профиля,  а  также
пространственное  варьирование  водопроницаемости,  поскольку
он  позволяет  вести  определение  с  большой  повторностью.  Од¬
нако  абсолютные  значения  водопроницаемости  измеряются
здесь  с  меньшей  точностью,  чем  в  случае  использования  рам
большого  размера.
 Ход  работы.  В  различных-  генетических  горизонтах
почвенного  профиля  (от  верхней  границы  каждого  из  них)  за¬
кладывают-горизонтальные  площадки  около  1  м2  и  тщательно
выравнивают  поверхность  (но  не  уплотняют).
 В  каждый  горизонт  устанавливают  по  9—12  трубок
(рис.  24,а).  Обычно  применяют  стеклянные  трубки  диаметром
3—4  см  и  длиной  окбло  30  см.  Для  их  установки  в  почву  нуж¬
но  иметь  специальный  бурик  (б)  из  отрезка  стальной  трубки
 Рис.  24.  Определение  водопроницаемости  методом  трубок  по  Качинскому.
 Пояснения  в  тексте.
 94

такого  же  диаметра,  как  и  стеклянные.  С  его  помощью  в  поч¬
ве  проделывают  отверстия  глубиной  3—5  см,  в  которые  и  встав¬
ляют  стеклянные  трубки,  уплотняя  почву  вокруг  них.  На  труб¬
ки  наносят  метки  на  высоте  5;  10;  12,5;  15;  20;  25  см  от  поверх¬
ности  почвы.  Затем  приступают  к  «заполнению  трубок  водой.
Чтобы  вода  не  размывала  почву,  ее  наливают  с  помощью  пре¬
дохранителя:  воронки  (в),  к  которой  присоединена  резиновая,
металлическая  или  пластмассовая  трубочка  (г),  доходящая
почти  до  конца  стеклянной  трубки.  Нижнее  отверстие  этой  тру¬
бочки  закрыто,  но  весь  нижний  конец  трубочки  .перфорирован
так,  что  вода  при  заливке  ее  в  воронку*  вытекаем  несколькими
горизонтальными  струйками.
 По  мере  заполнения  стеклянной  трубки  водой  предохрани¬
тель  поднимают,  не  отрывая  от  поверхности  воды.  Трубки  на¬
ливают  доверху,  отмечают  время  заполнения  каждой  из  них,
а  затем  время  просачивания  воды  в  почву.  В  зависимости  от
скорости  впитывания  учитывают  либо  время  .прохождения  все¬
го  столба  воды,  либо  время  умещ>шения  его  высоты  до  какой-
то  отметки.  Водопроницаемость  рассчитывают,  разделив  высо¬
ту  впитавшегося  слоя  воды  (в  миллиметрах)  на  время  впи¬
тывания  (минуты  или  часы).  Если  в  некоторых  трубках  вода
почти  не  впитывается,  наблюдения  ограничивают  тремя  часа¬
ми,  после  чего  измеряют  высоту  £лоя  воды  миллиметровой  ли¬
нейкой.  Такие  случаи  весьма  характерны  для  почв  тяжелого
механического  состава,  где  вода  проникает  в  почву  не  фрон¬
тально,  а  локально,  по  единичным  крупным  трещинам,  зооген-
ным  порам  и  т.  п.  Поэтому  в  соседних  трубках,  установленных
 Горизонт  и
глубина  от
поверхности,
см
 М
 трубки
 Начало
 наблю¬
 дения
 Конец
 наблю¬
 дения
 Продолжи¬
тельность
впитывания,
tf  мин
/
 Высо1
 началь¬
 ная
 Ао
 га  слоя,  см
 впитав¬
 шейся
 воды,
 А.
 *-Т-
 мм
 мин
 К
 среднее
 1
 10.25'
 11.20'
 55
 25
 25.0
 4.6
 2
 10.27'
 13.27'
 180
 25
 0,3
 0.2
 10*
 в  том  же  горизонте,  что  и  не  фильтрующая,  нередко  весь  столб
воды  впитывается  за  секунды  или  немногие  минуты.  Такая
пестрота  требует  максимальной  повторности  определения.
 При  общей  хорошей  водопроницаемости  каждую  трубку  за¬
полняют  водой  триждц,  в  этом  случае  и  высоту  слоя,  и  время
впитывания  во  всех  трех  наполнениях  суммируют.
 В  последнее  время  вместо  хрупких  стеклянных  трубок  ре¬
комендуют  использовать  металлические  трубки  диаметром
5—6  см,  длиной  13  см  (10  см  —  «рабочая»  часть,  на  3  см  труб¬
ку  вводят  в  землю)  с  заостренным  нижним  краем.
 95

На  с.  95  приводится  образец  записи  данных  по  методу  тру¬
бок  (сведения  о  температуре  воды  и  о  влажности  почвы  необ¬
ходимо  приводить,  как  и  в  предыдущем  случае).
 4.3. 	ПРАКТИЧЕСКОЕ  ПРИМЕНЕНИЕ
РЕЗУЛЬТАТОВ  ИЗМЕРЕНИЯ  ВЛАЖНОСТИ
И  ВОДНЫХ  СВОЙСТВ  ПОЧВЫ
 Данные  о  влажности  почвы,  полученные  с  помощью  любо¬
го  из  методов,  перечисленных  в  главе  3,  даже  будучи  массовы¬
ми,  сами  по  себе  еще  не  позволяют  делать  каких  бы  то  ни  бы¬
ло  выводов,  а  говорят  лишь  о  пространственных  и  временных
изменениях  количества  воды  в  почве.  О  том,  насколько  велики
и  значимы  эти  изменения,  как  сказываются  они  на  поведении
воды  в  почве  и  ее  доступности  растениям,  можно  судить  лишь
после  соответствующей  обработки  и  интерпретации  материа¬
лов.  Строго  говоря,  для  оценки  подвижности  влаги  и  ее  доступ¬
ности  растениям  нужно  измерить  не  только  ее  количество  (мас¬
су)  в  почве,  но  и  энергетическое  состояние.  Методы  изучения
энергетического  состояния  воды  в  почве  рассматриваются  в  5-й
главе.  Однако  приблизительно  оценить  свойства  почвенной  вла¬
ги  можно  и  иным  способом,  зная  лишь  количество  ее  в  почве
и  некоторые  водно-физические  свойства  этой  почвы.
 Влажность  почвы  может  быть  выражена  как  в  абсолютных
единицах  измерения  (проценты  от  массы  или  объема  почвы;
в  форме  запасов  влаги),  так  и  в  относительных,  когда  влаж¬
ность  в  данный  момент  сравнивают  с  влажностью,  соответству¬
ющей  той  или  иной  форме  влагоемкости.
 ].  «Абсолютная»  влажность.
 А.  Влажность  в  процентах  от  массы  («веса»)  почвы  —  так
называемая  «весовая  влажность»,  или  собственно  влаж¬
ность,  —  наиболее  часто  употребляемая  форма  выражения  ре¬
зультатов,  когда  количество  воды  рассчитывают  в  процентах
на  высушенную  при  105°С  навеску:
 где  до  —  влажность,  %  от  массы  почвы;  а  —  масса  бюкса  с
влажной  почвой,  г;  б  —  то  же  с  сухой  почвой;  в  —  масса  бюк¬
са,  г.
 Для  органогенных  горизонтов  (торф,  лесная  Подстилка)  рас¬
чет  иногда  выполняют  и  на  исходную  (влажную)  навеску:
 w  =  а~б.  100.
 а  —  в
 Как  правило,  все  первичные  материалы  по  влажности  поч¬
вы  представляют  сначала  в  форме  «весовой»  влажности  до,  а
 96

затем  выполняют  все  необходимые  пересчеты  (см.  пп.  Б,  В  и  2).
 Б.  Влажность  в  процентах  от  объема  («объемная  влаж¬
ность»)  wy  получают  умножением  «весовой»  влажности  w  на
объемную  плотность  почвы  р.  Такая  форма  выражения  влаж¬
ности  бывает  необходимой,  если  требуется  сравнить  по  влаж¬
ности  почвы,  имеющие  различную  плотность,  а  также  для  вы¬
числения  запасов  влаги.
 В.  Запас  влаги  в  почве  —  абсолютное  количество  воды,  со¬
держащееся  в  определенном  слое  почвы,  выражаемое  в  тоннах
(кубометрах)  на  1  га  или  в  миллиметрах  водного  слоя.  Вы¬
ражение  влажности  в  форме  запаса  имеет  то  преимущество,
что  позволяет  суммировать  количество  влаги  в  сколь  угодно
разнородной  толще  любой  мощности  (0—20, 	0—50, 	0—100,
 100—2(Ю  см  и  т.  д.)  и  получить  одну  итоговую  величину,  ха¬
рактеризующую  влажность  всего  почвенного  профиля.  При¬
бавка  или  убыль  влаги  за  какой-либо  отфезок  времени  также
может  быть  выражена  одной  цифрой  как  разница  во  влагоза-
пасах  почвы  в  соответствующие  сроки.
 Для  расчета  запаса  влаги  необходимо,  кроме  влажности,
знать  объемную  плотность  и  мощность  каждого  генетического
горизонта  или  каждого  десятисантиметрового  слоя  почвы.  Рас¬
чет  ведут  по  формуле:
 3w 	w  р-h-S 	и
 ~  100—  100*  10*  w
 где  3  —  запас  влаги,  т/га;  w  —  влажность,  %  от  массы  сухой
почвы;  М  —  масса  слоя  заданной  модцности  на  площади  в
1  га,  т;  р  —  объемная  плотность,  г/см3;  h  —  мощность  слоя,  см;
5  —  площадь  слоя,  равная  1  га  или  108  см2;  106  —  коэффициент
перевода  из  граммов  в  тонны.  Такую  же  формулу  используют
и  для  расчета  запасов  гумуса,  азота  и  других  компонентов,
подставляя  вместо  влажности  процентное  содержание  соответ¬
ствующих  веществ.
 Пример.  При  влажности  20%  и  объемной  плотности
 1,2 	г/см3  запас  влаги  в  пахотном  слое  мощностью  20  см  состав¬
ляет  480  т/га.  Поскольку  плотность  воды  близка  к  1,0,  для  во¬
ды  запас  может  быть  выражен  и  в  кубических  метрах  на  1  га.
Если  это  количество  воды  480  м3=480-10е  см3  равномерным
слоем  разлить  на  площади  1  га,  или  10®  см2,  высота  слоя  со¬
ставит  4,8  см,  или  48  мм.  Таким  образом,  запас  влаги  может
быть  выражен  и  через  высоту  (толщину)  водного  слоя  в  мил¬
лиметрах  Зп:
 3к  =  3:10,
 где  3  —  запас,  т/га,  или  м3/га.
 Такая  форма  выражения  запаса  влаги  удобна  тем,  что  по¬
зволяет  сопоставлять  прибавку-убыль  почвенных  влагозапасов
за  тот  или  иной  отрезок  времени  с  количеством  атмосферных
 7  Заказ  №  330
 97

осадков,  величиной  испарения  и  т.  д,  что  необходимо  при  вод¬
но-балансовых  расчетах.
 Величины  запасов  для  отдельных  горизонтов  или  десятисан¬
тиметровых  слоев  суммируют  для  полуметровой,  метровой  и
т.  д.  толщи.  Если  из  общего  запаса  влаги  вычесть  запас,'  соот¬
ветствующий  недоступной  для  растений  влаге,  т.  е.  запас  при
влажности  завядания  ВЗ,  то  можно  найти  запас  продуктивной
влаги  в  почве.
 2.  Относительная  влажность.  Выражение  влажности  в  отно¬
сительных  величинах,  чаще  всего  в  процентах  от  содержания
влаги,  отвечающего  тому  или  иному  виду  влагоемкости,  позво¬
ляет  сравнивать  по  влажности  почвы  с  различными  водно-фи¬
зическими  свойствами.  Влажность  может  быть  выражена  в  про¬
центах  от  полной  влагоемкости  (ПВ),  от  полевой,  или  наи¬
меньшей,  влагоемкости  (НВ)  и  др.  Удобно  также  выражать
влажность  в  процентах  от  диапазона  активной  влаги  (ДАВ),
т.  е.  интервала  влажности  между  НВ  и  ВЗ.  При  этом  за  100%
диапазона  принимают  НВ,  а  за  нуль—ВЗ.  Тем  самым  влаж¬
ность  почвц  в  данный  момент  можно  сопоставить  сразу  с  обе¬
ими  реперными  точками  —  НВ  и  ВЗ.  Преимущества  этого  спо¬
соба  еще  и  в  том,  что  у  суглинистых  и  глинистых  почв  сере¬
дина  диапазона  активной  влаги,  т.  е.  50%  ДАВ,  приблизитель¬
но  соответствует  влажности  разрыва  капиллярных  связей  ВРК;
исключение  составляют  лишь  самые  рыхлые  и  оструктуренные
горизонты  этих  почв,  где  разрыв  капиллярных  связей  проис¬
ходит  при  влажности  0,6—0,8  ДАВ.
 Все  данные  о  влажности  почвы  и  ее*  водных  свойствах  пред¬
ставляют  в  виде  сводных  таблиц  (Приложение  4).
 Ниже  приводятся  примеры  расчетов  с  использованием  дан¬
ных  о  влажности  и  о  водных  свойствах  почв.
 1. 	Расчет  дефицита  влаги  (Д).  Под  дефицитом  влаги  в  не¬
насыщенных  водой  почвах  понимают  разность  между  влажно¬
стью,  соответствующей  наименьшей  (предельной  полевой)  вла¬
гоемкости  этой  почвы,  и  ее  фактической  влажностью  в  данный
момент,  т.  е.  «недобор»  влаги  до  НВ:  Д  =  ДОнв—w.
 Дефицит  влаги,  как  и  влажность,  может  быть  выражен  в
процентах  от  массы  или  объёма  почвы  или  в  миллиметрах  вод¬
ного  слоя.  Суммарный  дефицит  влаги  для  слоя  0—50  или  0—
20  см  —  основа  для  расчетд  разового  количества  воды,  пода¬
ваемой  для  орошения.  Это  количество  ни  в  коем  Случде  не  дол¬
жно  превышать  дефицита  влаги,  чтобы  не  вызвать  потери  во¬
ды  с  гравитационным  стоком,  особенно  опасной  при  близком
залегании  солевых  аккумуляций  в  почвенно-грунтовой  толще  и
при  наличии  засоленных  грунтовых  вод.
 2. 	Расчет  порозности  аэрации  (У7а),  -точнее  порозности
устойчивой  аэрации.  Под  порозностью  аэрации  («воздухоем-
костью»)  почвы  понимают  объем  почвенных  пор,  содержащих
воздух,  т.  е.  свободных  от  воды  при  влажности,  соответствую¬

щей4  наименьшей  (предельной  полевой)  влагоемкости.  Для
расчета  Яа  из  общей  порозности  П  вычитают  объем  пор,  за¬
полненных  водой  при  НВ,  т.  е.  объемную  влажность,  соответ¬
ствующую  НВ.  /7а  может  быть  найдена  и  путем  вычитания  из
«весовЪй»  влажности,  отвечающей  полной  влагоемкости,*  весо¬
вого  же  значения  наименьшей  влагоемкости  и  умножением  на
объемную  плотность:  Яа  =  Я—ЯНв  (в  %  от  объема);  Яа=ч
=  (о>пв  —  и>нв)  -р.
 Если  Яа  в  верхних,  корнеобитаемых  горизонтах  почвы  состав¬
ляет  менее  10%,  это  указывает  на  возможность  частичного
анаэробиозиса  во  влажные  периоды  даже  при  условии,  что
влажность  не  превысит  НВ.
 3. 	Расчет  объема  flop,  свободных  от  воды  при  данной  влаж¬
ности  почвы  (расчет  воздухосодержания).  Этот  показатель  не¬
обходим  при  расчете  количества  врды,  требуемого  для  запол¬
нения  всех  пор  почвы.  Такое  заполнение  пор  нужно  выполнить
при  поливе,  предшествующем  определению  наименьшей  (пре¬
дельной  полевой)  влагоемкости.  Для  расчета  нужно  знать
влажность,  порозность  и  мощность  каждого  горизонта;  дляг
расчета  порозности  необходимо  экспериментально  определить
объемную  плотность  р  и  плотность  d  (см.  гл.  2).  Пример  рас*
чета  дается  в  Приложении  5.,
 4. 	Расчет  водоотдачи.  Под  водоотдачей  (ВО)  понимают  коли¬
чество  гравитационно-подпертой  влаги,  способной  изливаться
из  водонасыщенных  или  лежащих  непосредственно  над  ними
слоев  почвогрунта  в  искусственные  Или  естественные  разрезы.
Величина  водоотдачи  может  быть  приблизительно  рассчитана
как  разность  между  влажностью  водо^асыщенного  или  почти
водонасыщенного  горизонта  w  (вблизи  уровня  грунтовых  вод)
и  наименьшей  влагоемкостью  этого  горизонта:  ВО  =  w—Донв,
В  случае  полной  водонасыщснности  горизонта,  т.  е.  при
ш=ПВ,  говорят  о  максимальной  водоотдаче  (МВО)  :МВО=?
=  10  пв—Донв.
 Размеры  водоотдачи  во  многом  определяют  успех  осушив
тельных  мелиораций.  Самая  высокая  ’  величина  ВО  и  МВО
наблюдается  в  песчаных  почвах,  имеющих  достаточно  большую
полную  влагоемкость  и  очень  низкую  наименьшую  влагоем-
кость  (см.  Приложение  6).  В  почвах  тяжелого  механического
состава,  лишенных  структуры,  наименьшая  и  полная  влагоем¬
кость  мало  различаются  по  величине,  и  водоотдача  (как  и  ма¬
ксимальная  водоотдача)  в  таких  почвах  ничтожна.  Для  уси:
ления  водоотдачи  тяжелых  по  механическому  составу  почв
необходимо  изменение  их  сложения  путем  рыхления  и  острук-
туривания,  т.  е.  создание  сети  крупных,  некапиллярных  пор,  из
которых  вода  может  вытекать  под  действием  силы  тяжастц,
 Влажность  почвы  может  быть  представлена  графически:
 1.  Профильные  кривые  влажности  (таутохроны  влажности,
эпюры  влажности)  представляют  собой  наиболее  удобную  фор?
 7*
 Щ

му  для  сопоставления  влажности  различных  слоев  почвы  на
какой-то  один,  определенный  момент  времени.  Для  построения
профильных  кривых  откладывают  по  оси  ординат  глубины  от
поверхности,  а  по  оси  абсцисс  —  влажность  в  процентах  от
массы  или  объема  почвы  (рис.  25).  На  тот  же  график  наносят
 Рис.  25.  Профильные  кривые  влажности  подзолистой  суглинистой  почвы.
 I  —  влажность  почвы  в  разные  моменты  времени;  2  —  полная  влагоемкость;  3  —  наи¬
меньшая  влагоемкость,  4  —  влажность  завядания.
 и  профильный  ход  различных  видов  влагоемкости  (ВЗ,  ВРК,
НВ  и  т.  д.),  что  позволяет  разобраться  в  качестве  влаги.  На
рис.  25  влажность  выражена  в  процентах  от  массы  почвы,  при
этом  понадобился  разный  масштаб  для  минеральных  и  органо¬
генных  горизонтов.  Если  влажность  обозначить  в  объемных
процентах/  то  разница  между  горизонтами  сгладится,  так  как
плотность  органогенных  горизонтов  в  несколько  раз  меньше,
чем  минеральных.
 Эпюры  влажности  позволяют  также  судить  об  изменении
влажности  за  какой-то  период  времени,  сравнивать  изменения
влажности  в  разных  слоях,  оценивать  (по  наклону  кривой)
градиенты  влажности,  т.  е.  резкость  перепадов  влажности  по
глубине.  Наглядность  графиков  уменьшается,  если  наносить  на
 100

лагпооядочных.  изменениях
них  слишком  много  кривых  при  оеспиу  а
 влажности  во  времени. 	плчилпяют  пппсле-'
 2.  Хроноизоплеты  влажности  (рис.  26)  позволяют  просле-
 Особни.м*
100
 W0-
 200-
 300-
 т1
 k-ГН  hw-v-rTl
 •"г-гу-гг^-ПТ-гы
 ~Гп  нгъ-п-ГТ
 к~П-Пн,
 I960
 1  III  V  VII  IX  XI
 I  1  1  1  1  1  1  1  1  1  1
 1961
 I  III  V  VII  IX  XI
 1  1  1  1  1  1  1  1  1  \
 *  1962
1  Щ  V  VII  IX  XI
 i  ■  ■  ■  >  ■  ■  ‘  |  »
 1963
 I  III  V  VII  IX  XI
 136ч
 1  III  V  VII
 1  1  1  1  1  1  1
 '  Щ0Ш  \§
 /  Lyj  /
 У  у/
 W  \/  у
 К/Лэ  I  Ь  E-.-.'-'U
 Рис.  26.  Хроноизоплеты  влажности  серой  лесной  оподзоленной  почвы  под
 дубовым  лесом.
 Влажность:  /  -  >  НВ;  2  -  от  НВ  до  ВРК  (от  100  до  60%  ДАВ);  3  —от  50  до  25%  ДАВ;
 4  —  от  26%  ДАВ  до  ВЗ;  5  -  <  ВЗ.
 дить  за  изменением  влажности  в  почвенной  толще  любой  мощ¬
ности  за  длительный  промежуток  времени  сопряженно  с  изме¬
нением  метеофакторов  (осадки,  температура  воздуха,  промер¬
зание  почвы,  мощность^  снежного  покрова),  а  также  глубины
грунтовых  вод  и  т.  п.
 Строить  хроноизоплеты  удобнее  всего  так.  Расчерчивают
сетку  координат,  где  по  вертикальной  оси  откладывают  глу¬
бины,  а  по  горизонтальной  —  даты  (удобный  маштаб  —  1  де¬
када  =1  см  или  0,5  см),  начиная  с  сезона  увлажнения,"  т.  е.  с
октября.  Изображение  хода  метеофакторов  наносят  выше  ос¬
новного  графика  в  том  же  масштабе  по  оси  времени.  Затем
переходят  к  изображению  влажности.
 ♦  Влажность  на  хроноизоплетах  можно  выражать  в  весовых
или  объемных  процентах,  в  процентах  продуктивной  влаги
(т.  е.  за  вычетом  ВЗ)  «от  веса  или  объема,  а  также  в  катего¬
риях  влаги  (^ВЗ;  ВЗ-ВРК;  ВРК-НВ;  НВ-ПВ;  ПВ).  Послед¬
няя  форма  выражения  влажности,  по  нашему  мнению,  пред¬
почтительнее  остальных.  Она  наиболее  проста  для  построения,
легко  читаема  и  достаточно  информативна.
 101

Для  переаода  влажности  в  категории  влаги  составляют  таб-
Лицу-ключ,  в  которой  приводят  послойные  значения  «весовой»
Влажности,  соответствующие  различном  категориям  влаги  для
данной  почвы.  Ниже  в  качестве  примера  дается  выборка  из
такой  таблицы  для  серой  лесной  суглинистой  почвы:
 Горизонт
 Глубина
 Влажность  в  к  oi  массы  почвы  и  соответствующие  ей
.категории  влаги
 >нв
 НВ-ВРК
 ВРК-ВЗ
 <ВЗ
 At
 0
 1
 СЛ
 45
 45-35
 35-  14
 14  ‘
 AiA2
 10  -  20
 25
 25-  17
 17-  10
 .  10
 Bj,
 70-80
 23  *
 23-19
 19-16
 16
 Ск
 150  —  200
 22
 22-18
 ^8-14
 14
 Последовательно  выбирая  из  журнала  полевых  наблюдений
значения  «весовой»  влажности  и  переводя  их  с  помощью  таб¬
лицы-ключа  в  категории  влаги,  наносят  их  на  график  хроно-
йзоплет  послойно  для  каждого  срока.  Проще  всего  делать'  это
 м*
 Рис.  27.  График  динамики  алаго-
запасов  в  слое  почвы  0—100  (а)
и  0—20  см  (б)  серой  лесной  лег¬
косуглинистой  почвы  (поле  лю¬
церны).
 i  —  запас  влаги,  мм;  осадки,  мм.
102
 цветными  карандашами,  ставя
точки  соответствующего  цвета
для  каждой  категории  влаги  на
пересечениях  координат.  Когда
все  результаты  наблюдений  бу¬
дут  проставлены,  образовавшие¬
ся  поля  точек  обводят  изолиния¬
ми  и  соответственно  закрашива¬
ют  или  заштриховывают  ареалы
с  одинаковыми  свойствами  влаги.
 Рассматривая  на  рис.  26  ре--
зультаты  пятилетних  наблюде¬
ний,  можно  видеть  смену*  циклов
увлажнения-иссушения,  устано¬
вить  длительность,  глубину  и  ин¬
тенсивность  зимНе-весеннего
увлажнения,  степень  и  темп  лет¬
него  иссушения  в  разные  годы.
Видно  также,  что  к  концу  веге¬
тационного  сезона  почва  имеет
не  только  самую  низкую,  но  и
наименее  изменяющуюся  по  про¬
филю  влажность.  Объем  настоя¬
щего  пособия  не  позволяет  при¬
вести  и  прокомментировать  хро-
ноизоплеты  влажности  почв  с
различными  типами  водного  ре¬

жима.  Необходимые  сведения  по  этому  вопросу  можно  найти
в  работах  А.  А.  Роде  (1963,  1968).
 3. 	Топоизоплеты  влажности  используют  в  тех  случаях,  когда
нужно  показать  изменения  влажности  почвы  в  пространстве  в
определенный  момент  времени  в  зависимости  от  какого-то  фак¬
тора,  например  от  рельефа,  состава  древесных  насаждений,  их
возраста,  размещения  стволов  в  культурах  и  т.  п.  При  этом
закладывают  цепочку  скважин,  пересекающую  исследуемые
участки,  например  элементы  рельефа,  опушку  леса  или  иную
границу  растительных  сообществ.  На  горизонтальной  оси  гра¬
фика  при  построении  топоизоплет  откладывают  расстояние
между  скважинами.  В  остальном  топоизоплеты  строят  так  же,
как  и  хроноизоплеты.
 4. 	Графики  динамики  влагозапасов  (рис.  27)  в  отличие  от
перечисленных  способов  позволяют  количественно  оценить  сум¬
марное  влагосодержаниев  толще  почвы  той  или  иной  мощно¬
сти  за  определенный  период.  Такие  графики  строят  обычно  по¬
слойно:  для  слоев  0—20,  20—50,  50—100  см  и  далее  по  полу¬
метровым  слоям.  На  горизонтальной  оси  откладывают  даты,
на  вертикальной  —  запас  влаги  (мм)  в  соответствующем  слое,
а  также  запасы  влаги,  отвечающие  НВ,  ВРК,  ВЗ  и  т.  п.  Со¬
пряженно  наносят  данные  о  метеорологических  элементах.
 Анализ  графиков  позволяет  судить  о  динамике  пополнения
и  расходования  влагозапасов  в  разных  слоях  почвы.'
 При  характеристике  водного  режима  почй  пользуются  всеми
перечисленными  типами  графиков  одновременно.

Глава  5
 ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ  СОСТОЯНИЕ
ПОЧВЕННОЙ  ВЛАГИ
 5.1.  ПОТЕНЦИАЛ  ВЛАГИ  И  ЕГО  СОСТАВЛЯЮЩИЕ
 ^тобы  оценить  подвижность  почвенной  влаги  и  ее  доступ¬
ность  растениям,  недостаточно  сведений  о  количестве  воды  в
почве.  Необходимо  также»  характеризовать  энергетическое  со¬
стояние  почвенной  влаги.  Именно  такая-  оценка  дает  представ¬
ление  о  величине  сил,  удерживающих  и  движущих  воду  а  поч¬
ве,  и  позволяет  измерить  исходные  параметры,  входящие  в  урав¬
нения  для  расчета  передвижения  воды  в  почве  и  в  системе  поч¬
ва  —  растение  —  атмосфера.
 Для  характеристики  энергетического  состояния  воды  исполь¬
зуют  один  из  термодинамических  потенциалов  —  химический  по¬
тенциал  р  или  парциальную  свободную  энергию  Гиббса.  По¬
скольку  абсолютные  значения  многих  термодинамических  функ¬
ций  неопределимы,  находят  их’относительные  значения,  отсчиты¬
ваемые  от  некоторого  условного  уровня  сравнения.  Потенциал
воды  в  почве  представляет  собой  разность  между  свободными
энергиями  воды  в  почве  и  воды  в  стандартном  состоянии  (в  ре¬
зервуаре  с  чистой  водой  при  стандартном  давлении  Ро,  темпе¬
ратуре  То  и  расположенном  на  высоте  Л0)
 Т  =  (1  —р,,
 где  р  —  абсолютное  значение  потенциала  воды  в  почве;  ро  —  по¬
тенциал  воды  в  стандартном  состоянии.
 Полный  (термодинамический)  потенциал  воды^в  почве
при  температуре  То  —  полезная  работа  (отнесенная  к  единице
массы  чистой  воды  в  Дж/кг),  которая  должна  быть  затрачена
посредством  приложенных  извне  сил  на  то,  чтобы  перенести
обратимо  и  изотермически  бесконечно  малое  количество  во¬
ды  из  стандартного  состояния  в  жидкую  фазу  почвы  в  задан¬
ной  точке.  11  Обычно  Ро  принимают  равным  атмосферному,  а  То  —  равной  20  или
25  вС.
 104

.  Полный  потенциал  суммирует  действие  всех  „факторов,  ока¬
зывающих  влияние  на  воду  в  почве: 	гравитационного  поля;
 осмотических  сил,  обусловленных  наличием  растворенных  ве¬
ществ;  адсорбционных  сил,  возникающих  на  поверхностях  раз¬
дела  жидкая  фаза  —  твердая  фаза;  менисковых  сил,  возникаю¬
щих  на  поверхности  раздела  жидкая  фаза  —  почвенный  воздух;
пневматического  давления  в  газообразной  фазе  почвы.  В  неко¬
торых  случаях  на  воду  в  почве  влияют  не  все  перечисленные
факторы,  а  лишь  некоторые  из  них,  поэтому  целесообразно
выделять  частные  потенциалы  воды  (составляющие  полного
потенциала).
 1.  Гравитационный  потенциал  —  полезная  работа  (на
единицу  массы  чистой  воды  в  Дж/кг),  которую  необходимо  за¬
тратить,  чтобы  перенести  обратимо  и  изотермически  бесконеч¬
но  малое  количество  воды  из  стандартного  состояния  в  объем*
чистой  воды,  находящийся  на  той  же  высоте,  что  и  рассмат¬
риваемая  жидкая  фаза  почвы.  Поскольку  это  новое  состояние
воды  (Z,)  отличается  от  стандартного  (Z0)  лишь  разностью
высот,  'P*  можно  выразить  в  единицах  высоты:  4?g=gAh,  где
g  —  величина  гравитационной  силы  на  единицу  массы.  Грави¬
тационный  потенциал  легко  определить,  измерив  разницу
высот.
 2>’Осмотический  потенциал  Ч'о  воды  в  почве  —  полезная  ра¬
бота  (на  единицу  массы  чистой  воды  в  Дж/кг),  которую  не¬
обходимо  затратить,  чтобы  перенести  обратимо  и  изотермиче¬
ски  бесконечно  малое  количество  воды  из  объема  чистой,  сво¬
бодной  воды,  расположенного  на  той  же  высоте,  что  и  рассмат¬
риваемая  жидкая  фазы  почвы  (состояние  Zj),  в  резервуар  со
свободным  почвенным  раствором,  тождественным  по  составу
жидкой  фазе  почвы  в  заданной  точке  (Z2).  Этот  потенциал
можно  выразить  в  единицах  осмотического  давления,  опреде¬
ляемого  экспериментально.
 В  состоянии  равновесия  разность  осмотических  потенциа¬
лов  в  почве  возникает  в  том  случае,  когда  имеется  препятст¬
вие  на  пути  движения  растворенных  веществ,  иначе  их  кон¬
центрация  вследствие  диффузии  будет  выравниваться.  В  есте¬
ственных  условиях  такими  препятствиями  являются  поверхно¬
сти  раздела  жидкость  —  газ,  биологические  мембраны  (обо¬
лочки  клеток  почвенных  микроорганизмов,  корней  растений)  ц
в  какой-то  степени  —  плотные  глинистые  слои.
 3. 	Потенциал  тензиометрического  давления  ^Ур,  или,  для
краткости,  потенциал  давления  воды  (in  situ)  —  полезная  ра-’
бота  (на  единицу  массы  чистой  воды  в  Дж/кг),  которую  необ¬
ходимо  затратить,  чтобы  перенести  обратимо  и  изотермически
бесконечно  малое  количество  воды  из  резервуара  со  свободным
почвенным  раствором,  тождественным  по  составу  жидкой  фа¬
зе  почвы  в  заданной  точке  и  находящимся  на  той  же  высоте,
 103.

что  и  заданная  точка  почвы  (т.  е.  из  состояния  Zt),  в  жидкую
фазу  почвы  в  заданной  точке.
 Эту  составляющую  полного  потенциала  можно  выразить
в  единицах  экспериментально  измеряемого  in  situ  при  помощи
прибора  тензиометра  (см.  ниже)  давления  жидкой  фазы  почвы.
Величина  зависит  в  первую  очередь  от  влажности  почвы.
Кроме  того,  на  величину  Ч'р  влияют  еще  две  независимые  пе¬
ременные:  внешнее  давление  Ре  (механическое  давление  мас¬
сы  почвы,  окружающей  ее  заданный  объем  или  ограничиваю¬
щей  этот  объем  поверхности)  и  давление  в  газовой  фазе  Ра.
Поэтому  выделяют  компоненты  потенциала  давления;  Чгр=
=Чгр+Чгр  ,  где  Ч'р  —  пневматический  и  Ч'р  —матричный  (си¬
нонимы:  каркасный  или  капиллярно-сорбционный)  потенциалы.
 За.  Пневматический  потенциал  Ч'р  характери¬
зует  приращение  4%  вследствие  повышения  давления  газовой
фазы  по  сравнению  со  стандартным  атмосферным  давлением
Р0:  &Р  =  Ра—Ро■  Значение  Чгр  следует  учитывать  при  сравне¬
нии  потенциала  влаги  в  почвах,  расположенных  на  разных  вы¬
сотах  над  уровнем  моря,  при  изучении  влияния  колебаний
атмосферного  давления  на  распределение  влаги.  Особенно  ве¬
лико  влияние  Ч'р  на  Чгр  в  условиях  эксперимента  с  использо¬
ванием  мебранных  прессов  (п.  5.2.4.).  Величину  Ч'р  обычно
рассчитывают  по  ДР.
 36.  Матричный  (капиллярно-сорбционный)  потенциал
Чгр  —  величина  потенциала  давления  Ч1,,  в  почвенном  образце
при  данной  влажности  и  данном  давлении  ограничивающей  по¬
верхности  Ре,  но  при  стандартном  газовом  давлении  Р0.
 В  ненабухающих  почвах  (почвах  с  жесткой  матрицей)  Ч'”
зависит  только  от  содержания  воды  в  почве  (w).  Он  обобщает
влияние  на  Ч^  факторов,  связанных  с  кривизной  поверхности
раздела  вода  —  воздух,  с  величиной  площади  этой  поверхности,
приходящейся  на  единицу  массы  воды,  с  взаимодействием  воды
и  твердой  фазы  почвы  (включая  адсорбированные  ионы)  при
данной  форме  ее  упаковки.  Связь  Ч'"  с  влажностью  вполне
определенна,  но  не  однозначна  из-за  явления  гистерезиса,  кото¬
рое  обнаруживается  в  том,  что  в  процессе  сушки  или  увлажне¬
ния  образца  одному  и  тому  же  значению  влажности  отвечают
соответственно  меньшие  или  большие  значения  потенциала.
 В  набухающих  почвах  матричный  потенциал  Чгр  зависит  не
только  от  влажности,  но  и  от  механического  давления,  оказы¬
ваемого  на  данный  объем  почвы  окружающей  массой  почвы  (или
ограничивающей  этот  объем  поверхностью)  Ре.  Поэтому  в  набу¬
хающих  почвах  можно  определить:
 а)  потенциал  нагрузки,  или  потенциал  ограничивающей  по¬
верхности  Ч,р  ,’  т.  е.  приращение  потенциала  Чгр  за  счет  механи¬
 ка

ческого  давления  на  почвенный  образец  с  влажностью  w  огра¬
ничивающей  его  поверхности  при  ДРв=0;
 б)  потенциал  влажности  Wp  ,  который  представляет  собой  ве¬
личину  Vp  в  почвенном  образце  при  влажности  w  и  Ре=
=Д  Ра  =  0.
 Соотношение  всех  перечисленных  составляющих  потенциала
иллюстрирует  схема:
 Примечание*  Знаком  *  помечены  составляющие  потенциала,  величина  которых  при
определенных  условиях  в  ненасыщенных  водой  почвах  может  быть  равной  нулю.
 Если  измерение  потенциала  производится  на  стандартном
уровне  сравнения  и  перепад  высот  отсутствует,  т.  е.  ДЛ=0,  то  и
гравитационный  потенциал  Ч?в  равен  нулю.  В  незасоленных  поч¬
вах  практически  равен  нулю  и  осмотический  потенциал  W0.
В  этих  случаях  полный  потенциал  становится  равным  потенци¬
алу  тензиометрического  давления  4V
 Если  прги  измерении  потенциала  давление  в  газовой  фазе
равно  стандартному  (нормальному  атмосферному),  т.  е.
ДРа=0,  нулевое  значение  приобретает  и  пневматический  потен¬
циал  1Рр.  В  ненабухающих  почвах  исчезает  потенциал  нагрузки
Ч,ер  ,  и  матричный  потенциал  становится  равным  потенциалу
влажности  Ур  .  Таким  образом,  нередки  случаи,  когда  полный
 107

потенциал  воды  в  почве  почти  целиком  определяется  ее  влажно¬
стью.
 Поскольку  все  составляющие  полного  потенциала  воды  в
почве,  за  исключением  гравитационного  потенциала,  могут  быть
•экспериментально  измерены  через  осмотическое  и  тензиометри¬
ческое  давление,  в  практических  целях  удобнее  вместо  термина
«потенциал»  оперировать,  термином  «давление»(эквивалентное
Аотенциалу).  Потенциал  имеет  размерность  L~2  Г-2,  давление
ML-'  Г-?  Отношение  размерности  потенциала  к  размерности
давления  есть  размерность  плотности  (AIL-3).  Поскольку  плот¬
ность  воды  близка  к  единице,  численно  потенциал  и  давление
равны.
 В  водонасыщенной  почве  потенциал  практически  равен  ну¬
лю.  С  уменьшением  влажности  потенциал  воды  падает,  а  от¬
рицательное  значение  его  возрастает  и  достигает  в  воздушно¬
сухих  образцах  ЫО5—2-105  Дж/кг*  а  эквивалентное  ему  дав¬
ление  ЫО5—2-105  кПа1.  По  мере  снижения  потенциала  воды
в  почве  ее  подвижность  и  доступность  растениям  снижаются,
изменяются  и  другие  свойства  влаги  и  всей  Системы:  твердая
фаза  —  жидкая  фаза  —  газообразная  фаза  почвы.  Это  опреде¬
ляет  важность  измерения  потенциала  воды  в  почве  для  оценки
поведения  и  свойств  почвенной  влаги  и  почвы  в  целом.
 Потенциал  воды  в  почве  и  его  составляющие  находят  не
расчетным  путем  (хотя  попытки  такого  рода  предпринимались,
например,  Б.  Н.  Мичуриным,  1975),  а  экспериментально  изме¬
ряют  либо  Yf,  либо  и  Yo  методами,  о.которых  будет  ска¬
зано  ниже.
 По  разультатам  измерения  потенциала  воды  при*  ее  различ¬
ном  содержании  в  почве  строят  кривые  зависимости  потенци¬
ала  от  влажности,  откладывая  по  горизонтальной  оси  влаж¬
ность  в  процентах  или  долях  единицы,  а  по  вертикальной  —
значения  потенциала  или  давления  влаги!  Такие  кривые  полу¬
чили  название  кривых  водоудерживаемрсти  почвы,  а  точнее
кривых  удерживаемости  воды  (или  жидкой  фазы)  почвой.  Этот
термин  принят  Международной  терминологической  комиссией
по  физике  на  X  Международном  конгрессе  почвоведов  в  1974  г.
Кроме  того,  в  литературе  встречаются  и  другие  названия  для
кривых  зависимости  потенциала  от  влажности:  характеристи¬
 1  В  литературе  (особенно  изданной  до  1980  г.)  можно  встретить  и  дру¬
гие  единицы  измерения  потенциала  влаги  (например,  эрг/г)  и  давления  вла¬
ги:  сантиметры  водного  столба  (1  кПа  =  10,2  см  вод.  ст.,  1  см  вод.  ст.  =
=  0,098  кПа),  миллибары  (1  кПа  =  10,4  мб),  атмосферы  (1  кПа=0,0099  атм
и  1  атм  =  101,23  кПа)  и  т.  д.  Кроме  того,  до  недавнего  времени  для  изме¬
рения  давления  влаги  широко  применялась  шкала  pF,  предложенная  Р.  Ско¬
филдом  (1935).  Показатель  pF  представляет  собой  десятичный  логарифм
отрицательного  давления  влаги  («сосущей  силы  почвы»),  выраженного  в
см  вод.  ст  Так,  pF  =  3  отвечает  давлению—1000  см  вод.  ст.  В  приложе¬
нии  7,  8  приводятся  соотношения  между  различными  единицами  давления
почвенной  влаги.
 108

ческие  кривые  почвенной  влаги  (Чайлдс,  Л940)  и  основная
гидрофизическая  характеристика  почвы  (Глобус,  1969),  сокра¬
щенно  —  ОГХ.
 В  качестве  примера  на  рис.  28,  а  приведены  ОГХ  различных
по  механическому  составу  почв,  иллюстрирующие  неравноцен¬
ность  влаги  при  ее  одинаковом  содержании.  В  песчаной  почве
при  влажности  20%  водоудерживающие  силы  эквивалентны
отрицательному  давлению  в  несколько  килопаскалей,  а  в  гли¬
нистой  —  несколько  тысяч  килопаскалей!  При  одинаковом  же
давлении  (например,  10  кПа)  влагосодерЖание  этих  почв  раз¬
личается  в  10  раз  (около  3%  в  песчаной  и  свыше  30%  в  гли¬
нистой).  Чем  тяжелее  почва  по  механическому  составу,  тем
дальше  от  осей  расположена  кривая  ОГХ.
 Заметны  также  различия  и  в  форме  кривых:  у  почв  тяже¬
лого  механического  состава  они  приближаются  к  прямым  ли¬
ниям,  у  легких  почв  имеют  перегибы.  Это  связано  с  тем,  что
в  легких  почвах  и  слагающие  их  частицы,  и  поры  между  ними-
обычно  довольно  хорошо  сортированы  по  размеру.  Перегиб  на
кривой  ОГХ  и  соответствует  величине  давления,  при  котором
освобождаются  от  воды  поры  определенного  размера.
 На  рис.  28,  б  видно,  что  различные  генетические  горизонты
 Рис.  28.  Примеры  кривых  водоудерживаемости  (ОГХ)  почв.
 €  —  ОГХ  пахотных  горизонтов  дерново-подзолистых  почв.  /  —  песчаной,  2  —  супесчаной,
S  —  тяжелосуглинистой  и  4  —  глинистой;  б  —ОГХ  различных  горизонтов  серой  лесной
суглинистой  почвы  /  —  А|,  2  —  А1А2,  3  —  Вь  4  —  В2.  Цифры  в  скобках  —  удельная  по¬
верхность,  м2/г.
 одной  почвы  заметно  различаются  по  водоудерживаемости.
Ближе  всего  к  осям  проходит  кривая  ОГХ  элювиального  гор.
А|Аг,  дальше  всего  —  иллювиального  гор.  Вг,  что  согласуется
с  перераспределением  тонких  частиц  по  профилю.  Но  при  дав-
 109

лении  выше  —ЮкПа  больше  всего  влаги  удерживает  гумусо¬
вый  горизонт,  хотя  он  имеет  более  легкий  механический  со¬
став*  чем  гор.  В.  В  данном  случае  более  высокая  водоудержи-
ваемость  обусловлена  наличием  гумуса  •  и  агрегатностью
гор.  А].
 Таким  образом,  даже  ограниченное  число  примеров  выяв¬
ляет  четкую  зависимость  энергетического  состояния  почвенной
влаги  от  вещественного  состава  почвы,  ее  дисперсности  и  упа¬
ковки  частиц.  Казалось  бы,  с  помощью  кривых  ОГХ  нетрудно
найти  единые  для  всех  почв  энергетические  уровни,  которые
отвечали  бы  тому  или  иному  виду  влагоемкости.  Однако  по¬
пытки  получить  водно-физические  или  какие  бы  то  ни  было
иные  физические  показатели  путем  их  прямого,  механического
считывания  с  кривых  водоудерживаемости  почв'  оказываются
неудачными.  Например,  величина  давления,  отвечающего  наи¬
меньшей  влагоемкости,  колеблется  у  разных  почв  приблизи¬
тельно  от  —50  до  —5  кПа;  влажности  завядания  —  от  —2000
до—1000  кПа.
 Разностороннюю  информацию  о  физических  свойствах  поч¬
вы,  содержащуюся  в  кривых  зависимости  потенциала  от  влаж¬
ности,  можно  извлечь  только  с  помощью  глубокого  анализа  и
внимательной  расшифровки.  Прежде  чем  ознакомиться  с  эле¬
ментами  такого  анализа,  перейдем  к  рассмотрению  методов  из¬
мерения  потенциала  воды  в  почве.
 5.2. 	МЕТОДЫ  ИЗМЕРЕНИЯ
ПОТЕНЦИАЛА  ВОДЫ  В  ПОЧВЕ
 Методы  измерения  потенциала  воды  в  почве  основаны  на
Том,  что  при  постоянной  температуре*  парциальные  свободные'
энергии  Гиббса  (химические  потенциалы)  в  разных  фазах  за¬
крытой  системы,  находящихся  в  равновесии,  равны  между  со¬
бой.  Если  при  этом  поместить  систему  в  такие  условия,  что  хи¬
мический  потенциал  одной  из  фаз  легко  может  быть  измерен
или  задан  равным  определенной  величине,  то  тем  самым  будет
определен  потенциал  другой  (или  других)  фазы.  Главные  тре¬
бования,  которые  необходимо  выполнять  при  измерении  потен¬
циала  почвенной  влаги,  —  это  постоянство  температуры  и  до:
стижение  равновесия  при  взаимодействии  фаз.
 Определение  зависимости  потенциала  воды  в  почве  от  влаж¬
ности  во  всем  ее  диапазоне  —  от  мономолекулярного  слоя  до
полной  влагоемкости  почвы  —  не  удается  выполнить  одним  ме¬
тодом;  для  разных  отрезков  этого  диапазона  приходится  ис¬
пользовать  разные  методы.
 5.2.1. 	ГИГРОСКОПИЧЕСКИ  Я  МЕТОД
 В  этом  методе  устанавливается  равновесие  между  компо¬
нентами  системы:  вода  в  растворе  электролита  —  водяной
%  0
 ПО

пар  —  вода  в  почве.  Для  первого  из  этих  компонентов  неслож¬
но  подобрать  определенное  значение  химического  потенциала*
варьируя  концентрацию  раствора  (например,  серной  кислоты)
или  его  состав.  Из  данных  табл.  10  видно,  что  насыщенные
растворы  различных  солей  имеют  разную  величину  химического
потенциала  р,р,  которой  соответствуют  разные  величины  отно¬
сительной  влажности  воздуха  Р/Р0  (Р  —  давление  пара  над
раствором,  Р0  —над  поверхностью  химически  чистой  воды).
Если  образцы  почвы  выдерживать  достаточно  долгое  время  в
герметических  камерах  над  поверхностью  растворов  при  опре¬
деленных  значениях  Р/Ро,  почва  будет  поглощать  или  отдавать
водяной  пар  до  тех  пор,  пока  потенциал  воды  в  почве  не  вы¬
равняется  с  потенциалом  воды  в  растворе.  Потенциал  воды  свя¬
зан  с  относительной  влажностью  воздуха  термодинамической
зависимостью
 RT  Р
 =  Ъ  =ATln7v
 где  \1П  —  потенциал  воды  в  почве;  |ip  —  потенциал  воды  в  ра¬
створе;  R  —  газовая  постоянная,  Т  —  абсолютная  температура;
М  —  мольная  масса  воды;  Р/Р0  —  относительная  влажность
воздуха.
 Таблица  10,  Зависимость  химического  потенциала  воды  \iP
и  эквивалентного  ему  давления  Рэ  от  относительной  влажности  воздуха
Р/Р0  (создаваемой  над  насыщенными  рас.творами  некоторых  солей
при  25°С)  (по:  Глобус,  1969,  табл.  12  и  2.1)
 Соль
 P/P0
 -y
 >
 -P,
 Э
 Дж/г
 Джкг
 кПа
 атм
 KjCr^j
 0,98
 2,78
 2780
 2780
 27
 K2SO4
 0,97
 4,37
 4370
 4370
 43
 KNO,
 0,92
 10,83
 10830
 10830
 107
 ZnS0,-7H20
 0,87
 19,01
 19010
 19010
 188
 KCI
 ‘  0,84
 23,58
 23580
 23580
 233
 КВг
 0,81
 29  55
 29550
 29550
 292
 NH4C1
 0.77
 35,82
 35820
 35820
 348
 NaCl
 0,75
 39,12
 39120
 39120
 386
 NaNOs
 0,74
 41,84
 41840
 41840
 413
 NH4NO3
 -  0,62
 66,20
 66200
 66200
 653
 Ca(NO,)j-4HaO
 0,50
 95,53
 95530
 95530
 942
 K2C03-2Hj,0
 0,43
 117,00
 117000
 117000
 1155
 KCHaC00  1,5H20
 *0.22
 205,78
 205780
 205780
 2031
 LlCIH20  .
 0,12
 292,00
 292000
 292000
 2781
 Гигроскопический  метод  позволяет  определить  полный  по¬
тенциал  влаги  в  диапазоне  ниже  ~—3000  Дж/кг,  что  соответ¬
ствует  значениям  влажности  почвы  от  нуля  до  максимальной
 111

гигроскопичности.  Измерение  потенциала  влаги  в  этом  диапа¬
зоне  необходимо  при  изучении  энергии  поглощения  воды  поч¬
вой,  для  оценки  удельной  пЪверхности  почвы  (см.  п.  1.1).  По
данным  зависимости  потенциала  влаги  от  влажности  почвы,
полученным  гигроскопическим  методом,  строят  верхнюю  часть
кривой  водоудерживаемости  (см.  рис.  44).
 Измерение  потенциала  воды  в  почве  гигроскопическим  ме¬
тодом  сводится  к  установлению  и.измерению  влажности  почвы,
равновесной  для  определенных  значений  рр.  Техника  получе¬
ния  образцов  с  равновесной  влажностью  аналогична  той,  ко¬
торая  применяется  для  измерения  удельной  поверхности  почвы
(см.  п.  1.1).
 Ход  определения.
 1. 	Подготавливают  несколько  вакуумных  эксикаторов  с  на¬
сыщенными  растворами  различных  солей,  обеспечивающими
относительную  влажность  воздуха  в  диапазоне  от  0,10—0,29
до  0,98  (см.  табл.  10).
 2. 	Из  пропущенной  ч^рез  сито  в  1  мм  почвы  отвешивают  на
аналитических  весах  навески  по  5  г  для  суглинистых  или  гли¬
нистых  и  10  г  для  песчаных  и  супесчаных  почв  и  тонким  слоем
помещает  во  взвешенные  бюксы.
 3. 	Для  снятия  адсорбционной  ветви  кривой  почву  в  бюксах
предварительно  обезвоживают  в  эксикаторе  над  фосфорным
ангидридом  и  лишь  после  этого  помещают  в  эксикатор  с  наи¬
меньшим  из  всей  серии  значением  Р/Ро  (например  ЫСЬНгО  или
КСНзСОО-1,5  HjO).  Из  эксикатора  откачивают  воздух  и  выдер¬
живают  образцы  до  постоянной  массы,  периодически  (1—2  раза
в  неделю)  взвешивая.  По  достижении  равновесной  -влажности
образцы  переносят  в  эксикатор-с  большей  относительной  влаж¬
ностью  воздуха  и  снова  выдерживают  до  равновесии.  Таким
образом,  переставляя  образцы  в  камеры  со  все  более  высокой
влажностью  воздуха,  получают  ряд  весовых  значений,  по  ко¬
торым,  зная  массу  абсолютно  сухой  почвы,  рассчитывают  влаж¬
ность  почвы,  соответствующую  каждой  ступени  Р/Ро  и  рр.
 4. 	Для  снятия  десорбционной  ветви  кривой  образцы  пред¬
варительно  доводят  до  влажности,  'заведомо  более  высокой,
чем  ожидаемая  равновесная,  т.  е.  до  ш>МГ..Для  этого  поверх¬
ность  почвы-в  бюксах  осторожно  опрыскивают  водой  из  пуль¬
веризатора,  а  затем  почву  тщательно  и  аккуратно  перемеши¬
вают.  Можно  также  вносив  воду  по  каплям  в  количестве,
примерно  соответствующем  наименьшей  влагоемкости  почвы,
с  последующим  перемешиванием.  В  обоих  случаях  вода  посту¬
пает  в  почву  в  большом  избытке,  который,  однако,  необходим
для  того,  чтобы  влага  равномерно  распределилась  в  образце.
Перед  помещением  в  эксикатор  неплотно  закрытые  крышками
бюксы  оставляют  на  несколько  часов  на  открытом  воздухе,  что¬
бы  избыток  влаги  уменьшился  благодаря  испарению.  Дальше
поступают,  как  в  п.  3,  с  той  разницей,  что  бюксы  перестав¬
 112

ляют  в  эксикаторах  о  г  больших  влажностей  воздуха  к  мень¬
шим.  Когда  установится  равновесие  в  последнем  из  эксикато¬
ров,  бюксы  помещают  в  термостат  для  определения  абсолют¬
но  сухой  навески.  После  этого  рассчитывают  ступени  влаж¬
ности  для  каждого  значения  Р/Ро  и  потенциала  воды.
 При  исследовательской  работе  рекомендуется  последова¬
тельно  выдерживать  один  и  тот  же  образец  при  всех  значениях
Р/Яо,  начиная  с  минимального  для  кривой  адсорбции  н  с  мак¬
симального  для  кривой  десорбции.  В  учебных  же  целях  для
экономии  времени  в  каждый  из  эксикаторов  помещают  от¬
дельную  навеску.  Таким  образом,  общее  число  навесок  (и  бюк-
сов)  должно  быть  вдвое  большим,  чем  число  ступеней  Р/Ро,
так  как  половина  бюксов  используется  для  построения  кривой
десорбции,  половина  —  для  кривой  адсорбции.  После  дости¬
жения  постоянной  массы  каждый  образен,  использованный
для  десорбционной  ветви,  выдерживают  при  105°С  для  расче¬
та  влажности  в  процентах  к  массе  почвы.
 Результаты  записывают  в  виде  таблицы  (см.  пример):
 Название  of>pi  на
 Раствор
 РРи
 -  |х,  Дж  г
 Влажное  гъ.
 по
 ",  or  MdUl.l
вы
 coin
 при  а  тсорблии
 при  десорблин
 Чернозем  типич¬
ный  гор.  Л
 сн^соок
 0.20
 2)6
 1,48
 1,54
 1о  же
 NaCl
 0,75
 40
 3,11
 3  37
 То  же
 КС1
 0  85
 24
 3,56
 3,71
 Некоторые  авторы,  в  частности  И.  И  Судницын  [1964, 	1966,
 1979],  в  понятие  «гигроскопический  метод»  вкладывают  более
широкое  содержание,  считая  описанную  выше  методику  актив¬
ным  вариантом  гигроскопического  метода,  а  изложенный  далее
психрометрический  метод  —  пассивным  вариантом.  Собствен¬
но  гигроскопический  метод  (активный  вариант)  технически
весьма  прост,  что  позволяет  использовать  его  в  учебном  про¬
цессе,  но  при  отсутствии  вакуум-устаноЬки  требует  достаточно
длительного  (несколько  недель,  а  иногда  и  месяцев)  выдержи¬
вания  образцов  в  камерах  с  заданной  влажностью  воздуха.
Применение  вакуума  ускоряет  процедуру  до  7—12  дней
 5.2.2. 	ПСИХРОМЕТРИЧЕСКИЙ  МЕТОД
 Интенсивность  испарения  с  влажной  поверхности  тем  вы¬
ше,  чем  ниже  относительная  влажность  окружающего  воздуха.
Охлаждение  испаряющей  поверхности  тем  сильнее,  чем  ин¬
тенсивнее  испарение.  Таким  образом,  разность  температур  су¬
хой  и  влажной  поверхностей  (психрометрическая  разность)  яв¬
 $  Заказ  Л®  330
 113

ляется  мерой  относительной  влажности  воздуха  Р/Ро.  Величи¬
на  P/Pq  связана  с  потенциалом  влаги  уравнением
 ft,  =
 (см.  с.  111).  Поэтому  для  определения  потенциала  влаги  доста¬
точно  измерить  психрометрическую  разность  температур  непо¬
средственно  над  почвенным  образцом.  Это  измерение  должно
 быть  выполнено  с  преци¬
зионной  точностью  ми¬
ниатюрными  и  очень  чув¬
ствительными  темпера¬
турными  датчиками.  Ни¬
же  описан  вариант  пси¬
хрометрической  методи¬
ки,  разработанной  И.  И.
Судницыным  и  В.  Д.  Ска-
лабаном  в  МГУ.  Мето¬
дика  позволяет  опреде¬
лить  полный  потенциал
влаги  в  диапазоне,  экви¬
валентном  давлению  вла¬
ги  от  —400  до  —6000  кПа,
что  соответствует  интер¬
валу  Р/Ро  от  0,99  до  0,96.
Поскольку  главным  ис¬
точником  ошибок  при  из¬
мерении  потенциала  пси¬
хрометрическим  методом
является  непостоянство
температуры  во  время
опыта,  необходимо  жест¬
кое  тёрмостатирование
исследуемого  образца.
Психрометрическая  уста¬
новка  (рис.  29)  включает  воздушный  термостат  /,  внутри  ко¬
торого  помещен  водяной  термостат  ТС-24  2.  В  нем  находится
заполненный  водой  внутренний  стакан  3  высотой  40  и  диамет¬
ром  12  см,  а  в  стакане  —  металлический  цилиндр  4  с  рабочей
камерой  5.  К  навинчивающейся  крышке  камеры  прикреплена
металлическая  трубка  б,  внутри  которой  расположена  стеклян¬
ная  трубка  7.  Через  стеклянную  трубку  проходит  медно-кон-
стантановая  термопара  S,  присоединенная  к  высокочувствитель¬
ному  (10~7  В)  зеркальному  гальванометру  9.  Как  видно  на
рис.  29,  спаи  термопары  расположены  на  разной  высоте.  Ниж¬
ний  из  них  выполнен  в  виде  иглы.  Стеклянная  трубка  вместе
с  заключенными  в  ней  спаями  термопары  может  смещаться  по
высоте.
 Рис.  29.  Психрометрическая  установка
И.  И.  Судницына  и  В.  Д.  Скадабаиа.
Пояснения  в  тексте.
 114

На  дне  рабочей  камеры  (посередине  *ее)  на  небольшом
возвышении  установлен  -  цйлиндр  -  из  тонкой  сетки  10,  вну¬
три  которого  помещена  миниатюрная  капсула  с  водой  //,  за¬
тянутая  пленкой  12.  Испытуемый  образец  почвы  13  помещают
в  рабочую  камеру  вокруг  сетчатого  цилиндра.
 Перед  началом  измерений  производят  калибровку  психро¬
метра,  т.  е.  устанавливают  зависимость  между  показаниями
гальванометра  и  относительной  упругостью  пара.  Для  этого
используют  стандартные  растворы  с  известным  осмотическим
давлением,  например  0,5-;  1-  и'  2-
молярные  растворы  сахарозы,  дав¬
ление  влаги  в  которых  сответствен-  two
но  равно  1400,  3200  и  6000  кПа.
 Этими  растворами  обильно  смачи¬
вают  жгуты  из'  ваты  или  фйльтро-  '
вальной  бумаги,  которые  затем  ук¬
ладывают  в  рабочую  камеру.  Ка¬
либровку  психрометра  необходимо
периодически  (1  раз  в  10  дней)  по¬
вторять,  промывая  предваритель¬
но  термопары  спиртом  или  аце*о-*
ном.  Пример  калибровочного  гра¬
фика  приведен  на  рис.  30. 	~тш-т-чп*  1—
 Ход  определения.  Исследу¬
емый  образец'Помещают  в  рабочую  £,,с  Калибровочный  гра-
камеру,  капсулу  заполняют  биди-  ф|,к  термопаРы  в  психрометр-
стиллированной  водой,  заклеивают
 т  99
 96 	97 	96
 (100-Р/Р№
 ~? 	$ 	i
 р  нГ*>
 ческой  установке
 I  —  термопарный  ток,  А;  п  —  пока-
пленкой  И  помещают  внутри  сетча-  эания  гальванометра;  Р/Р0  —  отиа-
 того  цилиндра.  Затем  камеру  завин-  *™ъная
чивают  крышкой,  помещают  в  тер¬
мостат  и  выдерживают  в  течение  2—4  ч  до  достижения  теплово¬
го  равновесия.  После  этого  стеклянную  трубку  опускают,  при
этом  нижний  спай  термопары  прокалывает  пленку,  закрываю¬
щую  капсулу,  и  смачивается;  трубку  поднимают  вверх  до  пер¬
воначального  положения.  Вода  начинает  испаряться  с  мокрец
го  спая,  он  охлаждается,  между  спаями  возникает  разность
температур  и,  следовательно,  термоэлектродвижущая  сила,
измеряемая  при  помощи  гальванометра.  Чем  меньше  влаж¬
ность  почвы  и,  соответственно,  чем  ниже  относительная  упру¬
гость  водяного  пара,  тем  сильнее  происходит  испарение  и  тем
больше  сила  тона.  Сняв  отсчет  по  гальванометру,  на  градуи¬
ровочной  кривой  находят  значения  полного  потенциала  (дав¬
ления)  почвенной  влаги.  Эквивалентную  влажность  образца
находят  обычным  термостатно-весовым  методом.  Средняя  квад¬
ратическая  ошибка  отдельного  измерения  давления  влаги  на
подобной  психрометрической  установке  не  превышает  200  кПа.
Увеличивая  число  повторностей  в  определениях,  можно  повы¬
сить  точность.  Так,  при  6-кратной  повторности  «средняя  квад-
 *
 4«
 8

рятическая*  ошггбка  среднего  арифметического  составляет
JT  кПа.  Психрометрический  метод  является  наиболее  точным
методом  измерения  *F/.
 5Л»3.  КРИОСКОЛИЧЕСКИЙ  МЕТОД
 Метод  основан  на  зависимости  между  величиной  потенци¬
ала  почвенной  влаги  p„  и  температурой  ее  замерзания:
 (in  —  f-  ЬТ,
 1  о
 где  U—  мольная  скрытая  теплота  плавления  (кристаллиза¬
ции).  воды,  равная  6013  Дж/моль;  Т0  —  абсолютная  темпера¬
тура  замерзания:  чистой  воды  (273  К),  АТ  —  понижение  темпе¬
ратуры.  замерзания  почвенной  влаги  по  сравнению  с  темпера¬
турой  замерзания  чистой  воды.
Чем  больше  растворенных  ве¬
ществ  содержится  в  почвенной
^влаге  и  чем  больше  осмотическая
и  капиллярно-сорбционная  со¬
ставляющие  потенциала  влаги,
тем  сильнее  снижается  темпера¬
тура  замерзания.  Метод  приме¬
ним  в  диапазоне  давления  от—5
до  —1500  кПа,  что  приблизи¬
тельно  соответствует  диапазону
влажности  от  наименьшей  влаго-
•  емкости  (для  засоленных  почв  —
от  полной  влагоемкости)  до
влажности  завядания  растений.
 Для  определения  температу¬
ры  замерзания  образец  влажной
почвы  медленно  охлаждают  до
тех  пор,  пока  в  нем  не  начнется
кристаллизация  льда.  Этот  про¬
цесс  происходит  с  выделением
заметного  количества  тепла  (за
счет  скрытой  теплоты  плавле¬
ния),  и  охлаждение  образца  на
нремя  сменяется  его  разогрева¬
нием,  или  же  темп  охлаждения
снижается.  Охлаждение  прово¬
дят  в  криоскопе  (рис.  31),  со¬
стоящем  из  двухслойного  сосу-
с  охладительной  смесью,  имеющей  температуру  на
несколько  градусов  ниже  температуры  замерзания  почвен¬
ной*  влаги,  еосуда  для  замораживания  (внутренняя  пробирка
 2- 	криоскопа):  длиной  7—12  и  диаметром  2—2,5  см,  защитного
 Рис.  3J.  Криоскоп.
 Пояснения  в  тексте.
 да:  /

цилиндра  (наружная  пробирка  3)  длиной  8—14  п  диаметром
3,5—4  см,  закрепленных  в  отверстии  пластмассовой  крышки  4.
Через  другие  отверстия  крышки  пропущены  терл^метр  5  для
измерения  температуры  охладительной  смеси  и  мешалка  б.
 Главный  измерительный  узел  криоскопической  установки—
чувствительный  температурный  датчик  (термометр  Бекмана  7
или  спай  термопары),  помещенный  в  пробирку  с  охлаждае
мым  образцом.
 Типичные  кривые  охлаждения  чистой  воды  (а)  и  влажной
почвы  (б)  представлены  на  рис.  32,  /.  Первый  круто  впадаю-
 Рис.  32.  Кривые  охлаждения  чистой  воды  (а)  и  почвенной  влаги  (б).
 Пояснения  в  тексте.
 щий  вниз  отрезок  прямой  соответствует  охлаждению  жидкой
воды.  Изменение  наклона  в  точке  L,  соответствует  началу  кри¬
сталлизации,  а  второй  перегиб  в  точке  L2  —  переходу  практи¬
чески  всей  воды  в  лед.  После  этого  наклон  линии  вновь  увели¬
чивается,  что  соответствует  прекращению  выделения  теплоты
плавления  и  охлаждению  льда.  Охлаждение  идет  несколько
медленнее,  чем  у  жидкой  воды,  в  связи  с  различиями  тепло¬
проводности  воды  и  льда.  При  длительном  охлаждении  тем¬
пература  образца  выравнивается  с  температурой  охладитель¬
ной  смеси  ГСм  (последний,  горизонтальный  отрезок).  Чтобы
найти  искомую  величину  АТ,  рассмотрим  подробнее  отрезок
L,L2.  В  случае  почвенной  влаги,  в  отличие  от  чистой  воды,  он
расположен  обычно  не  горизонтально,  а  наклонно.  Это  связа¬
но  с  тем,  что  по  мере  вымерзания  свободной  почвенной  влаги
оставшиеся  порции  влаги  все  более  связаны  сорбционными  и
осмотическими  силами,  соответственно  и  температура  замерза¬
ния  со  временем  становится  более  низкой.
 Пунктирными  линиями  2  на  рис  32  показаны  случач
переохлаждения,  когда  при  температуре  ниже  температуры  за¬
 117

мерзания  вода  остается  жидкой.  В  этих  случаях  кристаллиза¬
ция,  обычно  спровоцированная  механическим  толчком,  проис¬
ходит  моментально,  что  отмечается  быстрым  подъемом  темпе¬
ратуры  за  счет  выделения  теплоты  плавления.  За  точку  замер¬
зания  при  этом  принимают  наиболее  высокое  показание  термо¬
метра.  При  замораживании  чистой  воды  переохлаждение  не
вносит  ошибки  в  определение  точки  замерзания  (точки  L,  и  L\
лежат  на  одной  горизонтали).  Работая  же  с  образцами  почвы,
следует  избегать  переохлаждения,  ибо,  как  видно  из  рис  32,  б
(точки  L1  и  L\  не  совмещаются),  оно  дает  заниженную  темпе¬
ратуру  замерзания  почвенной  влаги  Тп.
 Криоскопический  метод,  перенесенный  в  практику  почвен¬
ных  исследований  из  физико-химпи  растворов,  —  один  из  са¬
мых  старых  методов  измерения  потенциала  почвенной  влаги.
В  то  же  время  некоторые  моменты  принципиального  характера
являются  спорными;  их  анализ  проводят  А.  М  Глобус  [1969]
и  И.  И.  Судницын  [1979].  Существуют  также  технические  за¬
труднения  в  измерении  АГ,  связанные  с  тем,  что  в  ходе  кри¬
сталлизации  образец  находится  в  состоянии  теплообмена  со
средой,  а  не  в  равновесном  состоянии.  Наконец,  недочетом  это¬
го  метода  является  необходимость  введения  поправки  в  связи
с  тем,  что  значения  Ч^,  измеренные  при  /^0°С,  существенно
отличаются  от  таковых  для  стандартной  температуры  (25°С).
 Тем  не  менее  относительная  простота  и  быстрота  измере¬
ний  позволяют  использовать  криоскопический  метод  для  мас¬
совых  определений  потенциала.  Существенным  преимуществом
метода  является  принципиальная  возможность  сопряженного
измерения  Ч^  в  почвенных  образцах  и  растительном  материале.
Показана  удовлетворительная  сопоставимость  результатов
криоскопического  и  психрометрического  метода  [И.  И.  Судни¬
цын,  1979]  Интервал  криоскопического  определения  Ч'*  от
—1000—2000  до  —10—20  кПа.
 Ход  определения
 1. 	Подготовка  образцов  с  заданной  влажностью.  Из  образ¬
ца  почвы,  пропущенной  через  сито  в  1  мм,  на  технических  ве¬
сах  отвешивают  серию  навесок  по  20—40  г  в  алюминиевые
бюксы.  К  навескам  добавляют  из  бюретки  разные  количества
воды  с  таким  расчетом,  чтобы  создать  различные  ступени  влаж¬
ности  (через  2—5%  от  массы)  в  интервале  от  НВ  до  ВЗ.  По¬
сле  тщательного  перемешивания  накрытые  крышками  бюксы
помещают  во  влажную  камеру  (эксикатор,  на  дно  которого
налита  вода,  а  крышка  сдвинута  таким  образом,  чтобы  сохра¬
нялась  щель  шириной  около  1  см)  и  выдерживают  1—2  неде¬
ли  для  равномерного  перераспределения  влаги
 Для  свежих  образцов,  взятых  непосредственно  в  поле  и  по¬
мещенных  в  бюксы,  подготовка  ограничивается  т^м,  что  круп¬
ные  комки  почвы  быстро  разламывают  руками,  извлекают
 118

крупные  корни  и  включения.  Образцы  до  криоскопирования
хранят  в  бюксах  в  таких  же  условиях,  как  описано  выше.
 2. 	Приготовление  охладительной  смеси.  Охладительную
смесь  готовят  из  воды,  снега  (или  мелко  разбитого  льда)  и
соли  (например,  NaCl,  NH4C1  или  СаС12).  Порядок  добавления
компонентов  таков:  сначала  сосуд  для  смеси  на  3/4  наполняют
снегом  или  мелко  разбитым  льдом,  затем  приливают  неболь¬
шое  количество  воды  (до  консистенции  густой  кашицы)  и  лишь
после  этого  небольшими  порциями  при  помешивании  добав¬
ляют  соль  до  получения  нужной  температуры  (—3—10°С),  ко¬
торую  измеряют  обычным  термометром.  Хороши  также  смеси
из  «сухого  льта»  (твердая  углекислота),  который  мелкими
кусочками  добавляют  в  денатурированный  спирт  или  водный
раствор  глицерина  (1  часть  глицерина  на  3  части  воды).
 Весьма  удобно  вместо  охладительных  смесей  использовать
термоэлектрические  микрохолодильники,  в  рабочую  камеру  ко¬
торых  заливают  раствор  глицерина.
 Кроме  охладительных  смесей  с  отрицательными  температу¬
рами,  потребуется  ванна  с  водой  при  температуре  около  +1,5°С
для  настройки  термометров  Бекмана  и  сосуд  со  снегом  или
льдом  для  предварительного  охлаждения  образцов.
 3. 	Настройка  термометра  Бекмана.  Метастатические  (от
лат.  metastasis  —  перемещение)  термометры  Бекмана  исполь¬
зуют  в  лабораторной  практике  для  точного  (0,01°)  измерения
малых  разниц  температур  в  узком  (не  более  5°)  диапазоне  их
колебаний,  например  для  сравнительного  измерения  точки  ки¬
пения  или  замерзания  растворов  и  чистых  растворителей  От
других  ртутных  термометров  метастатические  отличаются  на¬
личием  дополнительного  резервуара  со  ртутью  над  шкалой
термометра.  Из  этого  резервуара  можно  перемещать  в  ниж¬
ний,  основной,  произвольные  количества  ртути  —  большие  при
работе  с  низкими  температурами,  меньшие  —  для  работы  при
температурах  около  100°С  и  выше.  В  зависимости  от  количест¬
ва  ртути  в  нижнем  резервуаре  начальное  деление  5-градусной
шкалы  термометра  может  соответствовать  разным  темпера¬
турам,  например,  —4,20°  или  +  98,07°С.  Измерение  температур
в  первом  случае  возможно  в  интервале  температур  от  —4,20
до  +1,20°  (и  при  0°С  ртутный  мениск  окажется  против  деле¬
ния  шкалы  3,80°).  Во  втором  случае  термометр  может  давать
показания  в  интервале  от  98,07  до  103,07°С  (и  при  температуре
100,0°С  ртуть  остановится  против  деления  1,93°  на  шкале  тер¬
мометра)
 Для  криоскопических  измерений  термометр  настраивают
таким  образом,  чтобы  при  замерзании  дистиллированной  во¬
ды  (0°С)  ртутный  мениск  установился  в  верхней  части  шка¬
лы,  против  делений  шкалы  от  3  до  4°.  Тогда  в  момент  замерза¬
ния  почвенной  влаги  ртуть  окажется  ниже  этой  точки,  но  в  пре¬
делах  шкалы.
 119

Настроенный  для  работ  при  температурах,  близких  к  0°С,
термометр  Бекмана  выглядит  следующим  образом  (если  рас¬
сматривать  его  при  комнатной  температуре).  Нижний,  основ¬
ной,  резервуар  1  (рис.  33,  а)  це¬
ликом  заполнен  ртутью;  запол¬
нен  также  весь  капилляр  2  как
в  пределах  шкалы,  так  и  в  над-
шкальной  части.  В  верхней  части
примыкающего  к  капилляру  рас¬
ширенного  колена  3  ртуть  обра¬
зует  небольшую,  диаметром
3  мм,  висячую  каплю  4  (которая
легко  отрывается  при  толчке).
Таким  образом,  «рабочий»  объ¬
ем  ртути  сплошь  заполняет  ниж¬
ний  резервуар  и  капилляр,  нс
полностью  умещаясь  в  нем  при
20  °С.  При  охлаждении  термо¬
метра  капля  втягивается  в  ка¬
пилляр.  «Запасной»  объем  ртути
5  находится  в  нижнем  изгибе
расширенного  колена  и  отделен
от  «рабочего»  полым  промежут¬
ком.  Настройка  термометра  мо¬
жет  быть  нарушена,  во-первых,
если  висячая  капля  из  рабочего
объема  при  толчке  упадет  в  за¬
пасной.  Как  правило,  этого  не
происходит: 	капля  при  отрыве
 остается  на  стенках  в  верхней
части  колена  (рис.  33,  б)  и  мо¬
жет  быть  возвращена  на  место
при  легком  постукивании  по
пластмассовой  головке  термомет¬
ра  6  (по  оси  термометра,  сверху
вниз).  Во-вторых,  если  термо¬
метр  привести  в  горизонтальное
положение  (или  перевернуть  го¬
ловкой  вниз),  ртуть  из  запасного
объема  перетечет  и  сомкнется  с
рабочим  объемом.
 Если  при  комнатной  температуре  ртуть  в  термометре  Бек¬
мана  занимает  иное,  чем  на  рис.  33,  а  положение,  он  нуждается
в  настройке.  Для  этого  нагревают  основной  резервуар  в  руке
или  теплой  воде,  чтобы  ртуть  чуть  выступила  из  заполненного
ею  капилляра,  и,  перевернув  термометр,  устраняют  разрыв,
присоединив  всю  ртуть  к  рабочему  объему  (рис.  33,  в).  Затем
термометр  плавно  возвращают  в  первоначальное  положение,
 V  t°*l5-+2.0t/
 Рис.  33  Метастатический  тер¬
мометр  Бекмана.
 а  —  общий  видг  (пояснения  в  тек¬
сте)  ;  б  —  нарушение  настройки  тер¬
мометра  (отрыв  капли);  в  —  смы¬
кание  рабочего  и  запасного  объе¬
мов  ртути;  г  —  предварительная  на¬
стройка  термометра  в  ванне.
Стрелками  показано  направление
толчков  при  настройке
 120

осторожно  погружают  в  ванну  с  водой  (рис.  33,  г)  при
/«1,5  +  2°С,  и  выдерживают  там  около  5  мин.  После  этого  лег¬
ким  ударом  по  верхней  части  термометра  (снизу  вверх,  пер^
пендикулярно  оси  термометра)  отбивают  излишек  ртути  в  за¬
пасной  резервуар.
 Такой  способ  настройки  непригоден,  если  большая  часть
объема  ртути  находится  в  верхнем,  запасном,  резервуаре,  а
нижний,  основной,  заполнен  не  целиком.  Техника  настройки
для  этого  случая,  описанная  в'паспорте  термометра,  доволь¬
но  сложна  для  неопытного  исследователя  и  здесь  не  рассмат¬
ривается.
 4. 	Проверка  настроенного  термометра  Бекмана  (нахожде¬
ние  точки  нуля).  Тщательно  обмытый  дистиллированной  водой
термометр  помещают  в  малую,  внутреннюю  пробирку  крио¬
скопа,  куда  предварительно  налита  бидистиллированная  вода
в  таком  количестве,  чтобы  только  покрыть  резервуар  термо¬
метра  (избытка  воды  нужно  избегать!).  Зазор  между  термо¬
метром  и  пробиркой  закрывают  пробкой,  предварительно  на¬
детой  на  термометр,  или  жгутом  из  пластилина.  Пробирку
опускают  в  сосуд  с  охладительной  смесью  при  t=—3—5°С,  сле¬
дя  за  тем,  чтобы  уровень  смеси  был  нс  ниже  уровня  воды  в
пробирке.  При  охлаждении  висячая  капля  втягивается  в  капил¬
ляр,  затем  ртутный  мениск  довольно  быстро  перемещается  по
капилляру,  опускаясь  иногда  ниже  2  и  даже  1°  на  шкале  тер¬
мометра  Наконец,  после  незначительного  механического  толч¬
ка  или  самопроизвольно  ртуть  очень  быстро  поднимается  по
капилляру,  а  затем  мениск  останавливается  где-либо  в  верх¬
ней  части  шкалы.  Записывают  наибольшее  показание  термо¬
метра,  которое  и  соответствует  температуре  замерзания  воды,
 I  е.  нулю  градусов  Цельсия  при  данной  настройке  термометра.
 Эту  процедуру  проверки  нуля  нужно  проделать  2—3  раза
(с  новыми  порциями  воды)  до  начала  и  один  раз  после  окон¬
чания  работы  с  почвенными  образцами.  Различия  между  по¬
вторностями  нс  должны  превышать  0,01—0,02°.
 5. 	Измерение  температуры  замерзания  почвенной  влаги.
Заранее  подготовленную  (см.  п.  1)  почву  помещают  в  малые
пробирки  криоскопа.  При  этом  почву  с  ниэкой  влажностью
(сыпучую)  свободно  засыпают  приблизительно  до  2/3  объема
пробирки,  а  из  сильно  увлажненной  (пластичной)  предвари¬
тельно  формуют  подобие  колбаски  чуть  меньшего,  чем  про¬
бирка,  диаметра.  Пробирки  закрывают  пробками  и  помещают
в  тающий  снег,  где  выдерживают  не  менее  10  мин.  После  ох¬
лаждения  в  наклоненную  под  углом  45°  пробирку,  строго  по  ее
оси,  вводят  резервуар  термометра  Бекмана,  следя  за  тем,  что¬
бы  слой  почвы  вокруг  него  имел  одинаковую  толщину  со  всех
сторон,  и  избегая  резких  толчков  (висячая  капля!).  При  рабо¬
те  с  ранее  растертыми  и  пропущенными  через  сито  образцами
тепловой  контакт  термометра  с  почвой  устанавливается  иепо-
 121

средственно  при  введении  термометра.  Если  же  образцы  достав¬
лены  с  поля  влажными,  без  измельчения,  и  к  тому  же  имеют
низкую  влажность  и  тяжелый  механический  состав,  комочки
почвы  оказываются  слишком  твердыми  и  не  обминаются  вокруг
термометра  В  этом  случае  плотно  набивают  пробирку  комоч¬
ками  почвы  (до  2/3  или  3/4  объема),  а  затем  пробочным  свер¬
лом  чуть  меньшего,  чем  резервуар  термометра,  диаметра,
проделывают  канал  по  оси  пробирки,  куда  и  вводят  термо¬
метр.
 Высота  слоя  почвы  в  пробирке  не  должна  быть  намного
больше,  чем  высота  резервуара  термометра,  иначе  охлаждение
будет  неравномерным  и  слишком  медленным.  Щель  между
термометром  и  верхним  краем  пробирки  плотно  закрывают
пробкой,  заранее  надетой  на  термометр,  или  жгутом  из  пласти¬
лина.
 Бюкс  с  остатком  почвы  следует  закрыть  и  сохранить  для
повторного  определения,  а  также  для  контрольного  определе¬
ния  влажности.
 Мокрые  (после  охлаждения  в  ванне)  наружные  стенки  про¬
бирки  обсушивают  фильтровальной  бумагой.  Затем  помещают
пробирку  вместе  с  почвой  и  tepMOMeTpoM  в  сухую  наружную
пробирку  криоскопа  и  все  вместе  —  в  сосуд  с  охладительной
смесью  при  температуре  —8—1ГС.  Смесь  непрерывно  переме¬
шивают  Показания  находящегося  в  ней  термометра  (не  бек-
мановского)  записывают  в  начале  и  конце  каждого  определе¬
ния'ДГ.
 Следят  за  положением  ртути  в  термометре  Бекмана.  В  тот
момент,  когда  ртутный  мениск,  опускаясь,  проходит  деление
5,00,  включают  секундомер  и,  больше  не  выключая  его,  снима¬
ют  отсчеты  по  шкале  через  каждые'15  или  30  с.  При  быстром
движении  ртути  возможны  ошибки  в  отсчетах,  поэтому  для  вы¬
работки  навыка  полезно  потренироваться  в  снятии  показаний  -
при  охлаждении  воды.
 Продолжительность  единичного  определения  точки  замер¬
зания  составляет  от  2  (в  случае  с  переохлаждением)  до
10  мин.  Как  уже  говорилось,  переохлаждения  следует  избегать.
Поэтому  целесообразно  постукивать  по  краю  пробирки,  вызы¬
вая  кристаллизацию.  Результаты  отсчетов  записывают  в  таб¬
лицу:
 t°  смеси
 №  бкжса
 Л!Ь  пробирки
 Время
 Показания  термометра
Бекмана
 -10,2
 О'0  0"
 5,00
 0'15"
 4.86
 Г  15"
 *4,38
 Г  30"
 4,36

Окончание  охлаждения  устанавливают  либо  по  скачку  тем¬
пературы,  либо,  если  переохлаждения  не  произошло,  по  сниже¬
нию  темпа  остывания  образца  (см.  третий  отрезок  на  рис.  32).
Если  изменение  темпа  охлаждения  малозаметно,  отсчеты  про¬
должают  до  тех  пор,  пока  ртуть  остается  в  пределах  шкалы,  но
в  любом  случае  не  более  10  мин.  По  окончании  опыта  пробирку
извлекают,  некоторое  время  нагревают  в  руке,  а  затем  осто¬
рожно  вытягивают  термометр,  обтирают  его  и  помещают  в  на¬
клонном  положении  на  подставку»  Пробирку  быстро  (конденса¬
ция,  атмосфер  ной  влаги  на  холодной  поверхности  образца!)  за¬
крывают  пробкой.  Когда  содержимое  пробирки  согреется  до
комнатной  температуры,  почву  переносят  во  взвешенный  бюкс
и  определяют  влажность  термостатно-весовым  методом.
 Повторяют  операцию  для  образцов  с  другой  влажностью.
Вообще  начинать  работу  рекомендуется  с  наиболее  увлажнен¬
ных  образцов,  где  смена  темпов  охлаждения  наиболее  четкая.
 6. 	Обработка  результатов.  По  данным  отсчетов  темпера¬
туры  на  миллиметровой  бумаге  строят  кривые  охлаждения.
Рекомендуемый  масштаб:  вертикальный—1°=5  см,  горизон¬
тальный—  1  мин=2  см.  Точки  наносят  остро  отточенным  каран¬
дашом,  а  затем,  накладывая  линейку,  выявляют  отрезки  прямых,
как  на  рис.  32.  Изломы  линий  на.кривых  охлаждения  почвен¬
ных  Образцов  обычно  бывают  сглаженными,  главным  образом
в  связи  с  неравномерностью  увлажнения.  В  этом  случае  за
точку  L\  принимают  точку  пересечения  касательных.  По  тем¬
пературам  замерзания  чистой  и  почвенной  воды  находят  АТ.
 Вычисление  полного  потенциала  воды  в  почве  Y*  и  эквива¬
лентного  давления  Р„  проводят  по  величине  АТ  по  формулам:
 Ч^,  Дж/моль  =  22,026-АТ;  Ч^,  Дж/г  =  1,224-ДТ;  Рэ,  кПа  =
=  1223,6  А  Т.
 Примечание.  При  влажности  почвы  меньше  двойной-
тройной  максимальной  гигроскопичности  смену  темпов  охлаж¬
дения  образца  проследить  не  удается  из-за  большой  инерцион¬
ности  термометра  Бекмана.  В  этих  случаях  лучше  использовать
термопару  медь-константан,  регистрируя  термо-э.д.с.  с  помощью
зеркального  гальванометра.  Для  градуировки  шкалы  гальвано¬
метра  применяют  растворы  с  известной  величиной  температуры
замерзания  и  осмотического  потенциала  (глюкоза,  КС1,  K2SO4
и  др.).
 524  МЕМБРАННЫЕ  (МАНОМЕТРИЧЕСКИЕ)  МЕТОДЫ
 Принцип,  на  котором  основана  эта  группа  методов,  заклю¬
чается  в  установлении  манометрического  (гидравлического)
равновесия  между  почвенной  водой  и  свободной  от  влияния  си¬
ловых  полей  почвы  водой,  которая  находится  в  камере,  контак¬
тирующей  с  почвенной  водой  через  систему  микрокапилляров.
Потенциал  (и  эквивалентное  ему  давление)  воды  в  камере  изве¬
 123

стен.  Если  потенциал  почвенной  влаги  выше,  она  перетекает  в
камеру  со  свободной  водой,  и  наоборот.
 Обязательное  условие  метода  —  наличие  тонкопористой  пе¬
регородки  —  мембраны,  размеры  пор  которой  исчисляются  ми¬
кронами  или  долями  микронов.  Такая  мембрана  проницаема
для  воды  и  растворенных  веществ,  но  непроницаема  для  поч¬
тенных  частиц,  а  в  водонасыщенном  состоянии  непроницаема
также  и  для  газов,  точнее  для  объемного  потока  газа;  в  раство¬
ренном  же  состоянии  газы  проходят  через  поры  вместе  с  водой.
Газонепроницаемость  влажной  мембраны  обусловлена  тем,  что
каждое  отверстие  поры,  открывающейся  на  поверхность  мем¬
браны,  ограничено  вогнутым  мениском,  кривизна  которого  и
соответственно  способность  выдерживать  перепад  давления  тем
больше,  чем  тоньше  пора  (при  постоянстве  поверхностного  на¬
тяжения  и  угла  смачивания  материала  мембраны  водой).  По
формуле  Жюрена,  перепад  давлений  АР  по  обе  стороны  ме¬
ниска,  выраженный  в  сантиметрах  водного  столба  (//),  обратно
пропорционален  диаметру  поры:
 д  р=н^^,
 где  d  —  диаметр  поры,  см.  Нетрудно  рассчитать,  что  при  диа¬
метре  пор  <3  мкм  мембрана  во  влажном  состоянии  может  вы¬
держать  перепад  давлений  в  1000  см  вод.  ст.,  т.  е.  —100  кПа.
В  качестве  материала  для  мембран  с  размерами  пор  от  200—
100  до  2—1  мкм  обычно  используют  пористую  керамику  или
стекло  (стеклянные  фильтры  Нуча),  с  размерами  пор  <1  мкм  —
полимерные  пленки.
 Давление,  npif  котором  происходит  проскакиванис  пузырь¬
ков  газа  через  поры  мембраны,  называется  давлением  барботи-
рования.  Величина  этого  критического  для  мембраны  давлении
определяется  не  средним  размером  пор,  а  размером  самой  круп¬
ной  поры.  Средний  же  размер  пор  определяет  скорость  проник¬
новения  воды  через  мембрану,  т.  е.  влагопроводность  мембраны.
При  очень  малом  среднем  диаметре  пор  затягивается  время
установления  равновесия  и  затрудняется  определение  момента,
когда  оно  установилось.  Это  приводит  к  нарушению  основного
принципа  рассматриваемых  методов  —  равновесия  фаз.  В  связи
с  этим  правильный  выбор  мембраны  очень  важен.  Это  касается
не  только  размеров  пор,  но  и  площади  мембраны,  т.  е.  площади
контакта  почвенной  и  свободной  воды.
 Итак,  тонкопористая  перегородка  позволяет  поддерживать
манометрическую  разность  давлений  в  камерах,  разделенных
ею.  Эта  разность  может  быть  получена'  за  счет  создания  раз¬
режения  в  одной  из  камер  (со  свободной  водой),  в  то  время  как
другая  камера  (с  влажной  почвой)  находится  под  атмосфер¬
ным  давлением.  Такой  способ  используется  в  приборах,  назы¬
ваемых  тензиометрами  и  капилляриметрами.
 124

Другой  способ  заключается  в  создании  повышенного  газо¬
вого  давления  в  камере  с  почвой,  во  второй  камере  при  этом
давление  равно  атмосферному.  Такой  способ  использован  в
мембранных  прессах.  Понятно,  что  при  первом  способе  диапа¬
зон  давлений  уже,  так  как  их  перепад  принципиально  не  может
быть  более  1  атм.  При  втором  же  способе  он  может  достигать
десятков  атмосфер  и  лимитируется  лишь  техническими  дан¬
ными  прибора.
 В  обоих  случаях  испытуемый  образец  влажной  почвы  поме¬
щают  в  камеру  с  более  высоким  газовым  давлением,  а  подмем¬
бранную  камеру  с  более  низким  давлением  заполняют  водой.
За  счет  разности  давлений  влага  перетекает  через  мембрану  до
тех  пор,  пока  потенциал  воды,  в  почвенном  образце,  помещен¬
ном  по  одну  сторону  мембраны,  не  уравняется  с  потенциалом
свободной  воды,  находящейся  по  другую  ее  сторону.
 Таким  образом,  мембранные  (манометрические)  методы
основаны  на  принципе  равновесия  двух  жидких  фаз  —  почвен¬
ной  и  свободной  воды.  Поскольку  мембрана  не  является  пре¬
пятствием  для  растворенных  в  воде  веществ,  данные  методы  не
учитывают  осмотическую  составляющую  потенциала  влаги,
а  потому  не  могут  служить  для  измерения  полного  потенциала
и  пригодны  лишь  для  измерения  потенциала  тензиометрического
давления  4V  Существует  много  различных  установок  и  прибо¬
ров,  действующих  на  основе  рассмотренного  выше  принципа.
С  их  описанием  можно  ознакомиться  в  монографиях  и  руко¬
водствах  [Глобус,  1969;  Вадюнина,  Корчагина,  1973;  Муромцев,
1979,  1981;  Судницын,  1979;  Воронин,  1980].  Здесь  рассматри¬
ваются  лишь  некоторые.
 1. 	Метод  капилляриметров  предназначен  для  измерения  тен¬
зиометрического  давления  в  диапазоне  от  —5—10  до  —100  кПа
(практически,  вследствие  выделения  пузырьков  растворенного
воздуха,  до  —85  кПа).  Это  отвечает  интервалу  влажности  пош
от  полной  влагоемкости  до  величин,  составляющих  0,6—0,7  от
наименьшей  влагоемкости  и  таким  образом  охватывает  область
наиболее  подвижной  влаги.
 А.  Простейший  калилляриметр  может  быть  собран  в  любой
лаборатории.  Он  состоит  из  воронки  с  тонкопористым  фильтром
(рис.  34,  У)  бунзеновской  колбы  2,  буферной  емкости  3,  мано¬
метра  4,  вакуумного  насоса,  соединенных  вакуумными  труб¬
ками  5,  и  крана  или  клапана  6  для  снятия  разрежения.  В  ка¬
честве  пористой  мембраны  могут  быть  использованы  воронки
со  стеклянными  фильтрами  Нуча  №  4,  в  качестве  измерителей
давления  —  (/-образные  стеклянные  трубки,  заполненные
ртутью.  Для  создания  разрежения  пригоден  насос  Комовского.
Удобнее  всего  работать  одновременно  с  3—4  образцами  7,  со¬
единяя  бунзеновские  колбы  вакуумными  каучуковыми  трубками
через  тройники.
 Подготовка  капилляр  и  метрической  уст  с¬

нов  км  к  работе.  Вначале  проверяют  герметичность  уста¬
новки.  Соединяют  нужное  количество  колб,  плотно  закрыв  их
каучуковыми  пробками,  присоединяют  их  к  буферной  емкости,
 Рис  34  Простейшая  капилляриметрическая  установка.
 Пояснения  в  тексте.
 манометру  и  насосу  Комовского.  Закрывают  кран.  Вращая  ко¬
лесо  насоса,  доводят  показание  манометра-вакуумметра  до
80—85  кПа  (~600  мм  рт.  ст.)  и  оставляют  на  1  ч.  При  хоро¬
шей  герметичности  показание  манометра  за  это  время  не  изме¬
нится.  В  случае  снижения  показания  манометра  нужно  открыть
кран,  восстановить  атмосферное  давление  и  проверить  все  со¬
единения,  при  необходимости  заменив  пробки,  трубки,  применив
вакуумную  замазку.
 Затем  заменяют  на  колбах  Бунзена  цельные  пробки  ча
пробки  такого  же  размера,  но  с  высверленными  отверстиями,
сквозь  которые  продеты  тубусы  воронок  со  стеклянными
фильтрами  Нуча.  Подмембранное  пространство  воронок  пред¬
 126

варительно  заполняют  свежепрокипяченной  и  охлажденной  ди¬
стиллированной  водой  так,  чтобы  в  нем  не  было  пузырьков
воздуха.  Для  этого  на  тубус  воронки,  продетый  сквозь  пробку,
надевают  кусок  каучуковой  трубки  (рис.  34,  S)  такой  длины,
чтобы  она  доходила  до  дна  колбы,  затем  перевертывают  во¬
ронку  тубусом  вверх  и  из  промывалки  тонкой  струей  заливают
сквозь  трубку  воду,  пока  она  не  заполнит  весь  тубус  воронки
и  каучуковую  трубку.  В  бунзеновские  колбы  тоже  наливают  ^
воду  слоем  в  2—3  см.  Затем,  закрыв  пальцем  конец  трубки,
вводят  ее  в  наклоненную  колбу,  отнимают  палец  и  быстро  по¬
гружают  трубку  в  воду.  Колбу  ставят  на  стол  и  плотно  закры¬
вают  пробкой  вместе  с  воронкой.  Затем  измеряют  давление  бар-
ботирования,  т.  е.  постепенно  создают  в  установке  разрежение
на  5—10  кПа  больше  максимального,  планируемого  в  опыте
(обычно  в  учебных  целях  можно  ограничиться  разрежением  в
30  кПа),  и  оставляют  его  на  несколько  часов.  Если  в  подмем¬
бранных  пространствах  всех  воронок  сохраняется  вода,  все  они
пригодны  для  опыта  (небольшие  пузырьки,  образовавшиеся  под
мембранами  из  растворенного  воздуха,  не  будут  мешать  ра¬
боте).  Если  же  через  воронку  с  шумом  пробиваются  пузырьки
воздуха  и  подмембранное  пространство  опорожняется,  воронки
надо  заменить  или  провести  кольматацию  пор,  например  на¬
нося  глинистую  суспензию.
 Порядок  работы  на  простейшей  капиллярн-
метрической  установке.
 1. 	Определяют  объем  воронки  до  отметки,  заранее  нанесен¬
ной  на  ее  стенке  на  высоте  1—1,5  см  от  пористого  дна.  Для
этого  можно  наливать  воду  из  градуированной  пипетки  или  бю¬
ретки.  Предположим,  этот  объем  составляет  28  см3.  Зная  объем¬
ную  плотность  р  исходной  почвы,  у  умножив  р  на  28,  опреде¬
ляют  величину  навески  и  отвешивают  необходимое  количество
почвы  на  технических  весах.
 2. 	Удаляют  с  воронки  около  7з  налитой  воды.  Воду  можно
отсосать  пипеткой  сверху  или,  создав  под  воронкой  разреже¬
ние,  дать  воде  уйти  в  подмембранное  пространство.  Постепенно
насыпают  на  воронку  почву  из  отвешенного  количества.  Почва
при  этом  капиллярно  увлажняется,  впитывая  налитую  на  во¬
ронку  воду.  Легким  постукиванием  уплотняют  почву,  чтобы  вся
навеска  поместилась  в  отведенный  объем.  Осторожно,  чтобы
не  размывать  поверхность  образца,  добавляют  по  стенке  воду
до  тех  пор,  пока  эта  поверхность  не  станет  мокрой  и  блестя¬
щей,  а  у  стенок  воронки  не  образуется  тонкая  «ниточка»  вод¬
ного  мениска.  После  этого  оставляют  почву  на  воронке  на  1  ч.
Воронки  закрывают  (не  герметично)  от  испарения.
 3. 	Создают  одну  из  ступеней  разрежения,  например  10  кПа,
или  76  мм  рт.  ст.  (Такое  разрежение  устанавливают  не  сразу,
а  наращивают  в  течение  10—15  мин,  начиная  с  30—50  мм
рт.  ст  ).
 127

При  разрежении  10  кПа  образцы  выдерживают  6—8  ч  млн
оставляют  на  ночь.
 После  этого  воронки  раскрывают  и  осторожно,  не  затраги¬
вая  всего  слоя  почвы,  отбирают  из  них  небольшие  пробы
(~2  г)  во  взвешенные  бюксы  для  определения  равновесной
влажности  термостатновесовым  методом.  Взвешивание  прово¬
дят  на  аналитических  весах.
 4. 	То  же  проделывают  для  следующих  ступеней  разрежения
{например,  20  и  33  кПа,  или  —150  и  ~264  мм  рт.  ст.).  Ско¬
рость  установления  равновесия  по  мере  обезвоживания  образца
снижается,  поэтому  при  последующих  ступенях  разрежения  не¬
обходимо  оставлять  образец  на  вороНке  не  менее,  чем  на  сутки.
Важно,  чтобы  испарение  из  воронок  было  исключено.
 Чтобы  увеличить  точность  задаваемых  ступеней  разрежения,
целесообразно  в  начале  измерения  пользоваться  манометром,
заполненным  не  ртутью,  а  более  легкой  жидкостью  (подкра¬
шенной  водой,  маслом  и  т.  п.).
 Ниже  приводится  пример  записи  результатов.:
 Н  (звание  образца
 Давание  почвенной
 плат
 Влажность
почвы,  Ч
 кПа
 мм  рт.  ст
 см.  водн.  ст.
 Горизонт  Aj  дерново-
 -10
 —  73
 -102
 32,1
 подзолистой  суглини¬
 —20
 -  150
 -204
 27,5
 стой  почвы
 -30
 —225
 -*06
 24,3
 —50
 -374
 -510
 17,6
 На  аналогичной  установке  могут  быть  получены  несколько  бо¬
лее  точные  результаты  при  работе  с  небольшими  монодитамн
почвы,  заключенными  в  кольца  нз  нержавеющего  металла  вы¬
сотой  около  1  см.  Диаметр  кольца  должен  быть  таким,  чтобы
оно  свободно  погружалось  в  воронку.  Зазоры  между  кольцом  и
краем  воронки  изолируют  замазкой  или  пластилином.
 Б.  Усовершенствованные  капилляриметры.  Существуют  се¬
рийно  изготовляемые  приборы  такого  типа,  известные  под  на¬
званием  капилляриметров  А.  Г.  Дояренко  или  капилляриметров
 С. 	И.  Долгова  (рис.  35).  Прибор  состоит  из  воронки  /  с  пори¬
стым  фильтром  (например,  фарфоровой  бюхнеровской  воронки
с  дырчатым  дном,  накрытым  так  называемым  бактериальным
пленочным  фильтром  с  размером  пор  1—3  мкм.  На  поверх¬
ность  фильтра  установлен  патрон  с  образцом  2,  прижатый
к  воронке  специальным  зажимом  (на  рисунке  не  показан).
С  помощью  гибкой  вакуумной  трубки  3  воронка  соединена  с  кра¬
пом  бюретки  4.
 Разрежение  на  фильтре  может  быть  создано  двумя  спосо¬
бами:  в  диапазоне  давления  выше  —6—10  кПа  путем  «подве¬
шивания»  водного-  столба,  т.  е.  понижением  уровня  воды  в  бю¬
ретке,  а  в  диапазоне  ниже  указанного  давления  —  установле¬
 на

пнем  дополнительного  разрежения  над  поверхностью  воды  в
бюретке  с  помощью  вакуумного  насоса.  Для  измерения  разре¬
жения  используют  сочетание  водного  и  ртутного  манометров,
работающих  соответственно  в  диапазоне  0—10  и  10—70  кПа.
 В  верхней  части  маномет¬
рической  трубки  5  предусмот¬
рено  приспособление  6  для
удаления  защемленного  воз¬
духа,  выделяющегося  при  на¬
сыщении  образцов  водой  в  про¬
цессе  их  подготовки.  Этим  же
устройством  можно  воспользо¬
ваться  и  для  удаления  пузырь¬
ков  воздуха,  образовавшихся
под  пластиной.
 Удобства  рассматриваемой
конструкции,  широко  применяе¬
мой  на  кафедре  физики  почв
МГУ,  заключаются  в  том,  что
кривую  ОГХ  можно  снимать
как  в  режиме  иссушения,  так
и  в  режиме  увлажнения;  кро¬
ме  того,  вся  работа  может
проводиться  на  одном  и  том
же  образце,  поскольку  нали¬
чие  бюретки  позволяет  изме¬
рять  количество  удаляемой
(впитываемой)  воды,  а  поэто¬
му  количеству  можно  рассчи¬
тывать  влажность  для  всех  за¬
данных  ступеней  тензиометри¬
ческого  давления.
 С  помощью  рассматривае¬
мой  установки  можно  опреде¬
лить  нс  только  кривую  ОРХ
(вернее,  ее  отрезок  в  диапазЬ-1
не  давления  влаги  от  0  до^
 —70  кПа),  но  и  объем  пор,
занятых  гравитационной  во¬
дой,  а  также  порозность  влаж
ной  почвы.  Сравнив  же  ее  с
порозностью  сухой  почвы,  найденной  расчетным  путем  (см
гл.  2),  определяют  набухаемость  почвы.
 Техника  измерений  на  установке,  изображенной  на  рис.  33.
подробно  описана  А.  Д.  Ворониным  (1980)  как  для  монолитов,
так  и  для  насыпных  образцов.
 2.  Метод  тензиометров.  Принцип  метода  заключается  н  гом
что  в  почву  помещают  наполненный  водой  пористый  керамиче-
 Рис.  35.  Капилляриметр  конструкции
А.  Г.  Дояренко,  усовершенствован¬
ный  А.  Д.  Ворониным.
 Пояснения  в  тексте.
 9  Заказ  JV?  330
 129

ский  сосуд-датчик,  который  соединен  с  манометром.  Почва  отса¬
сывает  воду  сквозь  пористую  стенку  датчика  с  силой,  эквива¬
лентной  потенциалу  влаги.  Создающееся  при  отсасывании  влаги
разрежение  учитывается  манометрически.
 С  помощью  тензиометров  можно  определять  потенциал  влаги
в  интервале  от  нуля  (что  наблюдается  в  водонасыщенной
почве)  до  —85  кПа.  Это  составляет  около  90%  всего  диапазона
активной  влаги  на  песчаных  почвах  и  около  50%  на  суглини¬
стых  и  глинистых.  Тензиометры  могут  работать  как  в  поле,  так
и  в  лабораторных  условиях,  они  просты  по  техническому  устрой¬
ству,  дешевы  при  массовом  изготовлении,  а  принцип  их  работы
в  значительной  степени  напоминает  работу  корня  растений.
Поэтому  тензиометры  широко  применяются  как  в  научных
исследованиях,  так  и  в  практике  сельского  хозяйства  в  качестве
почвенных  влагомеров  и  приборов  для  индикации  сроков  полива
растений.  Основным  недостатком  тензиометров  является  их
инерционность. 	ч
 Существуют  различные  типы  тензиометров.  В  научных  иссле¬
дованиях  обычно  применяют  тензиометры  с  жидкостными  (ртут¬
ными,  реже  водными)  манометрами,  а  для  практических.  це¬
лей  —  с  пружинными  вакуумметрами,  которые  менее  чувстви¬
тельны,  чем  жидкостные,  но  более  практичны  в  эксплуатации.
Схема  тензиометра  с  ртутными  манометрами  (одноколенным  и
(/-образным)  представлена  на  рис.  36.  Тензиометр  состоит  из
 а 	6
 Рис.  36.  Схема  устройства  тензиометров  с  одноколейным  (а)  и  (/-образным
 (б)  ртутным  манометром.
 Пояснения  в  тексте.
 керамического  пористого  датчика  /,  ртутного  манометра  2,  воз-
духоуловителя  3,  соединительных  трубок  4  и  вакуумных  эла¬
стичных  трубок  5.
 130

Гидрометеослужбой  СССР  серийно  выпускается  тензиометр
AM-20-II1  с  мембранньш  измерителем  давления.  Разрежение,
возникающее  в  тензиометре  при  отсасывании  почвой  части  влаги
из  него,  вызывает  прогиб  мембраны  (рис.  37,4),  степень  кото¬
рого  измеряют  специальным  стрелочным  индикатором-мессу-
рой  21,  предназначенным  для  измерения  малых  линейных  пере¬
мещений  с  точностью  до  0,01  мм.
 Основные  технические  данные  этого  единственного  серий¬
ного  отечественного  feH3HOMeTpa  следующие:  диапазон  измеряе¬
мых  давлений  от  0  до  —90  кПа;  погрешность  измерения
±2,5  кПа;  цена  деления  шкалы  5  кПа»..В  комплект  входят  три
тензиометра,  предназначенных  для  установки  на  глубины  10—
20,  40—50  и  90—100  см  и  имеющих  длину  корпуса  соответ¬
ственно  20,  50  и  100  см.  Диапазон  рабочих  температур  от  -2
до  50  °С.  Масса  без  воды  от  0,8  до  1,65  кг.
 Перед  работой  с  тензиометрами  необходимо  проделать  сле¬
дующее: 	(
 1) 	ознакомиться  с  правилами  эксплуатации  прибора,  прове¬
рить  комплектность.  Керамдонеский  датчик  1  не  следует  брать  в
руки,  не  обернув  предварительно  бумагой  или  пленкой;
 2) 	проверить  заводскую  настройку  индикатора.  Для  этого
тензиометр  следует  установить  в  контршаблон  :(на  рис.  37  не
показан).  Стрелка  индикатора  21  должна  стоять  на  нуле,  допу¬
стимое  отклонение  ±!/з  ма(лого  деления  шкалы;
 3) 	заправить  тензиометр  чистой  кипяченой  водой,  имеющей
температуру  30—40  °С.  Для  этого  необходимо  подвесить  тензио¬
метр  в  вертикальном  положении  на  высоте  120—130  см  от  пола
помещения,  отвинтить  крышку  тензиометра  11,  освободить  дат¬
чик  от  обертки.  Заправочную  грушу  с  тонкой  и  длинной  пласт¬
массовой  трубкой  заполнить  водой  и,  вставив  трубку  в  полость
тензиометра,  сдавливать  грушу  до  тех  пор,  пока  вода  не  начнет
выливаться  из  полости  тензиометра  через  край.  После  этого  мед¬
ленно  извлекают  пластмассовую  трубку  из  тензиометра.  При
наличии  вакуумного  насоса  заправка  тензиометров  упрощается:
тензиометр  присоединяют  к  насосу  и  проводят  закачивание
воды  при  разрежении  50—60  кПа;
 4) 	установить  индикатор  в  тензиометр  —  его  показания  дол¬
жны  быть  в  допустимых  пределах;
 5) 	завинтить  крышку  тензиометра  до  отказа.  При  этом  в
первый  момент  стрелка  индикатора  может  выйт;и  за  пределы
шкалы,  но  по  истечении  некоторого  времени  она  начнет  дви¬
гаться  от  0  к  9,  что  указывает  на  испарение  влаги  с  поверх¬
ности  датчика  и  появление  разрежения.  Если  при  вертикальном
встряхивании  тензиометра  стрелка  плавно  покачивается,  то  это
означает,  что  в  приборе  вместе  с  водой  имеются  пузырьки  воэ-
 1  Описание  устройства  и  эксплуатации  тензиометра  АМ-20-П  приводитси
по:  Н.  А.  Муромцев,  1979,  1981.

Рис.  37.  Тензиометр  AM-20-II  (по  Муромцеву).
 »-о6швй  вид;  б  —схема  устроПства,  в  —  измеритель  разрежении.  Пояснения  в  текае
 132

духа,  который  надо  удалить,  отвинтив  крышку  и  дозаправив
прибор  водой,  как  указано  в  п.  3;
 6) 	ироверить  тензиометры  на  герметичность  в  испаритель¬
ном  режиме.  Исправный  тензиометр  при  первоначально  сухом
датчике  1  набирает  разрежение  при  испарении  с  поверхности
датчика  на  воздухе  от  0  до  —85  кПа  за  15—45  мин;
 7) 	после  указанной  проверки  приборы  погружают  .в  воду  на
всю  глубину  датчиков  1  на  1—2  ч  для  смачивания  всей  поверх¬
ности  датчиков.  Затем  приборы  дозаправляют  водой,  оберты¬
вают  датчики  чистой  бумагой  и  упаковывают  приборы  для
транспортировки  в  поле.
 Техника  установки  и  тарировки  тензиометров  AM-20-II  рас¬
сматривается  ниже,  после  описания  других  моделей  тензиомет¬
ров,  поскольку  она  одинакова  для  разных  тензиометров.
 Снятие  тензиометров  AM-20-II  с  поля  производится  следую¬
щим  образом.  Тензиометр  необходимо  подкопать  со  всех  сторон
так,  чтобы  можно  было  извлечь  его  без  особых  усилий;  слить
воду  и  очистить  от  почвы.  В  лаборатории  снятые  с  поля  тензио¬
метры  тщательно  прочищают  и  просушивают.  С  помощью  имею¬
щегося  в  комплекте  прибора  ключа  снимают  крышку  //,  отпус¬
кают  гайки  цанговых  зажимов  14  и  15  на  пластмассовой  труб¬
ке  13  и  поднимают  ее  на  4—5  см  вверх.  Отвинчивают  гайку  20L
После  этого  датчик  1  легко  отделяется  от  металлической  труб¬
ки  2.  Отвинчивают  резиновую  пробку  с  конусом  16—19  и  очи¬
щают  полость  тензиометра  с  помощью  закрепленного  на  прово¬
локе  тампона,  смоченного  бензином,  ацетоном  или  спиртом.
После  сушки  тензиометры  собирают  и  укладывают  в  упако¬
вочные  ящики.
 Основные  неисправности  прибора  AM-20-II,  возникающие
при  работе,  могут  быть  устранены  следующим  образом:
 1) 	отсутствие  герметичности  (тензиометр  не  набирает  или  не
держит  вакуум).  Для  устранения  этого  дефекта  необходимо
сильнее  затянуть  крышку  11  или  сменить  уплотнительное  коль¬
цо  12\  сменить  резиновую  прокладку  18  или  пробку  16,  плотнее
затянуть  гайку  20;
 2) 	засорены,  зажирены  или  забиты  поры  керамического
фильтра  (прибор  очень  медленно  набирает  разрежение  или  не
набирает  его  ниже  —  40  кПа).  В  этом  случае  необходимо  про¬
мыть  фильтр  последовательно:  2%-ным  раствором  хлорной  из¬
вести  при  температуре  30—40°С  в  течение  часа,  10%-ным  рас¬
твором  того  же  вещества  при  температуре  15—25  °С  в  течение
получаса,  10%-ным  раствором  соляной  кислоты  (15—25°С,  1  ч)
и  дистиллированной  водой  (15—25°С,  10—15  мин);
 3) 	смещено  нулевое  положение  индикатора  21.  Для  устра¬
нения  смещения  нуля  необходимо  вставить  индикатор  в  контр-
шаблон,  отпустить  винт  24  и,  взявшись  рукой  за  обод  индика¬
тора,  повернуть  шкалу  до  совпадения  с  нулем,  после  чего  за¬
стопорить  обод  винтом  24;
 133

4) 	нарушена  регулировка  тензиометра  (при  установке  инди¬
катора  в  незаправленный  водой  тензиометр  его  стрелка  не  сов¬
падает  с  нулевым  делением  шкалы  больше  чем  на  7з  малога  де¬
ления).  Для  регулировки  индикатора  необходимо  проверить  нуль
индикатора  по  контршаблону  и  отвинтить  4  винта,  после  чего
снять  кожух  9.  Специальной  отверткой  из  комплекта  прибора
вращают  регулировочный  винт,  пока  стрелка  не  установится  на
нуле.  Затем  прибор  вновь  собирают  в  соответствии  со  схемой.
 При  отсутствии  серийных  тензиометров  можно  пользоваться
тензиометрами,  изготовленными  самостоятельно.  Изготовление
тензиометров  относительно  несложно.  Для  этого  необходимо
иметь  серийно  изготовляемые  керамические  пористые  фильтры
из.  массы  ф-7  конической  или  цилиндрической  формы,  толсто¬
стенные  стеклянные  капилляры  с  внутренним  диаметром  1—
1\5  мм  и  длиной  не  менее  390  мм,  металлическую  ртуть,  кау¬
чуковые  пробки,  каучуковые  или  полихлорвиниловые  неспадаю-
щиеся  при  разрежении  трубки  разной  толщины,  рейки  или  ли¬
нейки  для  шкал.  Изготовление  сводится  к  тому,  что  керамиче¬
ские  фильтры  с  помощью  соединительных  трубок  герметично
присоединяют  к  заранее  подготовленному  жидкостному  (обычно
ртутному)  манометру,  а  затем  заполняют  систему  водой.
 Техника  изготовления  ртутного  манометра  следующая.
Стеклянному  капилляру  над  газовой  горелкой  придают  U-образ¬
ную  форму  и  закрепляют  на  деревянной  пластине  металличе¬
скими  хомутками  с  мягкими  прокладками.  Капилляр  заполняют
водой,  а  затем  с  помощью  пипетки  с  хорошо  оттянутым  носиком
$он  должен  свободно  входить  в  просвет  капилляра),  снабжен¬
ной  резиновым  баллончиком,  заполняют  капилляр  ртутью  при¬
мерно  до  половины  высоты.  В  момент  заполнения  ртутью  ка¬
пилляр  должен  быть  помещен  в  полиэтиленовый  мешок  или  в
большую  емкость  во  избежание  потерь  ртути.  Если  капли  ртуги
в  капилляре  плохо  соединяются  друг  с  другом,  в  капилляр  пе¬
риодически  погружают  тонкую  изолированную  проволоку  и,
перемещая  ее  вверх-вниз,  добиваются  образования  сплошного
столбика  ртути.  Шкалу  манометра  можно  изготовить  из  мил¬
лиметровой  бумаги.  В  этом  случае  первичные  отсчеты  по  Мано¬
метру  выражают  в  миллиметрах  ртутного  столба.
 Ниже  рассматривается  изготовление  одного  из  наиболее
простых  вариантов  тензиометров,  предложенного  С.  С.  Корчу-
новым  и  усовершенствованного  С.  А.  Соловьевым  (1971).  До¬
стоинствами  данной  конструкции  являются  малые  размеры  дат¬
чиков  (длина  6—7,  диаметр  1,5—1,8  см),  что  позволяет  исполь¬
зовать  их  не  только  в  поле,  но  и  в  лаборатории,  на  малых
образцах,  а  также  применение  прозрачных  соединительных  тру¬
бок  из  полихлорвинила,  по  своей  эластичности  и  жесткости  не
уступающих  вакуумным.1  Прозрачность  трубок  позволяет  кон-  1111  Такие  трубки  применяются  в  медицине.

тролировать  полноту  удаления  газовых  пузырьков.  Такой  тен¬
зиометр  изображен  на  рис.  38.
 Рис  38.  Тензиометр  С.  С  Корчунова  —  С.  А.  Соловьева.
 Общий  вид  с  датчиком,  помещенным  в  воду  (а)  и  ненасыщенную  водой  почву  (б).
 Пояснения  в  тексте
 До  сборки  тензиометра  необходимо  удалить  воздух  из  пор
керамического  фильтра  1.  Это  можно  сделать  либо  поместив
погруженные  в  воду  датчики  под  вакуум,  либо  прокипятив  их
в  воде.  В  последнем  случае  датчики  устанавливают  вертикально,
отверстиями  вверх,  в  термостойкий  стакан,  заливают  дистилли¬
рованной  водой  на  всю  высоту  датчиков  и  кипятят  в  течение
30  мин,  следя  за  тем,  чтобы  вода  все  время  покрывала  датчики.
 На  штуцеры  газовой  ловушки  6  надевают  два  отрезка  поли¬

хлорвиниловой  трубки  2  —  один  длиной  60—100  см,  другой  —
10—12  см.  Верхнее  отверстие  ловушки,  предназначенное  для  уда¬
ления  пузырьков  воздуха,  закрывают  пробкой  7  или  надевают
на  него  кусок  простой  (невакуумной)  резиновой  трубки,  кото¬
рую  перекрывают  винтовым  зажимом.  Свободный  конец  длин¬
ной  трубки  надевают  на  стеклянный  штуцер  3,  продетый  сквозь
пробку,  размер  которой  соответствует  отверстию  датчика.  Обра¬
зовавшуюся  систему  заполняют  деаэрированной  (прокипячен¬
ной  или  выдержанной  под  вакуумом)  дистиллированной  водой.
Свободный  конец  короткой  трубки  надевают  на  конец  запол¬
ненного  ртутью  и  водой  капилляра  манометра.  После  этого
плотно  вставляют  пробку  в  отверстие  датчика,  стараясь,  чтобы
в  полость  датчика  не  попал  пузырек  воздуха.  Если  пузырьки
воздуха  имеются  в  соединительных  трубках  или  в  капилляре
манометра,  их  резкими  щелчками  выгоняют  вверх,  в  газовую
ловушку,  а  затем,  открыв  верхнее  отверстие  ловушки,  доливают
в  него  воду,  удаляя  воздух.
 Собранный  таким  образом  тензиометр  проверяют  на  герме¬
тичность  в  испарительном  режиме  (см.  п.  6  на  с.  133).  Датчики
готовых  к  работе  тензиометров  до  установки  в  почву  хранят
погруженными  в  сосуды  с  водой.  На  рис.  38  показано  измене¬
ние  положения  ртути  в  манометре  при  переносе  датчика  из  воды
в  почву.
 Кроме  описанных  конструкций  тензиометров  достаточную
известность  получил  тензиометр  Всесоюзного  научно-исследова¬
тельского  института  гидротехники  и  мелиорации  (ВНИИГИМ),
предложенный  К.  Н.  Шишковым.  В  качестве  датчика  здесь
используется  сосуд  в  форме  широкого  конуса.  Обращенное
книзу  основание  конуса  выполнено  из  пористой  керамики  с  раз¬
мерами  пор,  как  и  в  тензиометре  Корчунова,  около  1  мкм,  боко¬
вые  стенки  —  из  керамики,  покрытой  глазурью.  Датчик  жестко
соединен  с  металлической  трубкой,  к  верхней  части  которой
также  жестко  присоединен  сосуд  для  воды  и  ртутный  манометр.
 Для  того  чтобы  измерять  потенциал  воды  в  почве  с  по¬
мощью  тензиометров  с  достаточной  точностью,  необходимы  сле¬
дующие  условия:
 1) 	вакуум-устойчивость  прибора  при  разрежениях  до
—85  кПа,  которая  достигается  проверкой  и  отбором  датчиков
с  соответственно  низким  давлением  барботирования  (с  разме¬
рами  пор  0,9—1,3  мкм)  при  хорошей  влагопроводности  (не  ме¬
нее  1  мл/мин  при  перепаде  давления  100  кПа),  а  также  тща¬
тельным  соединением  частей  прибора;
 2) 	обязательное  наличие  воздухоуловителя  для  удаления
растворенного  в  воде  и  проникшего  через  фильтр  воздуха;
 3) 	минимизация  колебаний  температуры,  искажающих  пока¬
зания  прибора,  достигаемая  за  счет  использования  материалов
с  низкой  теплопроводностью  и  размещения  манометров  в  спе¬
циальных  траншеях;
 136

4) 	повышение  чувствительности  хманометров  за  счет  умень¬
шения  просвета  манометрических  трубок  и  увеличения  точности
градуировки  шкалы;
 5) 	надежный  контакт  керамического  фильтра  с  почвой;
 6) 	соответствие  образцов  почв,  на  которых  проводилась  та¬
рировка  тензиометров  по  водно-физическим  свойстца^!  поле¬
вому  массиву  почв,  на  которые  будут  экстраполироваться  полу¬
ченные  зависимости.
 Использование  тензиометров  в  качестве
почвенных  влагомеров  (по  Н.  А.  Муромцеву).  При
использовании  тензиометров  в  качестве  влагомеров  их  уста¬
навливают  на  площадке,  репрезентативной  для  выбранного  мас¬
сива  почв,  размерами,  например,  10x10  м.  Тензиометры  уста¬
навливают  в  центре  площадки  на  различные  глубины,  в  2—
 3-кратной  повторности  для  каждой  глубины,  в  проделанные
буром  скважины  с  диаметром  на  1—2  мм  больше  диаметра  дат¬
чика  или  в  стенку  почвенного  разреза,  который  затем  либо  за¬
сыпают  почвой,  либо  армируют  тесом,  бетоном  и  т.  п.  и  закры¬
вают  крышей.  Вокруг  тензиометров  оставляют  место  для  раз¬
мещения  буровых  скважин,  закладываемых  при  контрольном
определении  влажности,  для  фенологических  наблюдений  и  др.
Площадку  разбивают  на  ячейки,  количество  которых  должно
соответствовать  числу  планируемых  сроков  наблюдений  и
скважин.
 Полевая  тарировка  тензиометров  сводится  к  одновре¬
менному  отсчету  показаний  тензиометров  и  отбору  образцов
для  определения  влажности  термостатно-весовым  методом,  ко¬
торое  проводится  не  реже  чем  через  5  дней.  По  полученным
данным  строят  тарировочную  кривую.  Недостатком  такой  та¬
рировки  является  большая  длительность  и  малый  диапазон
изменения  давления  в  нижних  горизонтах,  где  в  условиях  уме¬
ренно-влажного  климата,  а  особенно  при  поливе  влажность
редко  бывает  ниже  50—60%  от  наименьшей  влагоемкости.
 Лабораторная  тарировка  проводится  на  образцах
почв  с  ненарушенным  сложением  (для  пахотных  горизонтов  до¬
пустимо  использование  насыпных  образцов,  выравненных  по
объемной  плотности  с  исходной  почвой),  помещенных  в  сосуды,
длина  и  диаметр  которых  на  4  см  больше,  чем  у  керамического
зонда.  Увлажненные  до  наименьшей  влагоемкости  образцы  мед¬
ленно  подсушивают,*  периодически  снимая  показания  маномет¬
ров  и  определяя  влажность  либо  путем  взвешивания  всего
образца,  либо'  путем  отбора  с  помощью  металлической  трубки
небольших  проб  для  определения  влажности  термостатно-весо¬
вым  методом.  В  последнем  случае  образовавшиеся  отверстия
заполняют  гидрофобным  материалом.  Частота  парных  измере¬
ний  зависит  от  скорости  испарения;  шаг  давления  между  изме¬
рениями  должен  быть  не  менее  10  кПа.  Недостаток  этого  ме¬
тода  тарировки  в  том,  что  трудно  достигнуть  равномерного
 137

уменьшения  влажности  при  сушке  во  всем  объеме  образца,  даже
если  испарение  происходит  не  только  с  его  поверхности,  но  и
с  боковых  стенок  (что  возможно  при  использовании  перфори¬
рованных  сосудов).
 Тарировка  в  сосудах  с  растениями  в  значи¬
тельной  мере  устраняет  эту  трудность,  поскольку  корневые  си¬
стемы,  гфонизывая  весь  объем  почвы  в  сосуде,  равномерно  иссу¬
шают  его.  При  этом  методе  используют  вегетационные  сосуды
емкостью  10  л,  заполняя  их  почвой  нарушенного  или  ненару¬
шенного  сложения.  В  каждый  сосуд  высевают  30—40  семян
растений,  например  овса.  Поверхность  почвы  накрывают  от
испарения  пленкой,  в  которой  проделывают  маленькие  отвер¬
стия  для  проростков,  а  после  их  появления  засыпают  слоем
крупного  песка.  Освещают  сосуды  лампами  накаливания  и
дневного  света,  чтобы  освещенность  была  не  менее  5—6  тыс.  лк.
Полив  производят  через  введенные  на  разные  глубины  трубки,
к  концам  которых  прикреплены  марлевые  мешочки  с  гравием
для  равномерного  распределения  воды  в  почве.  В  фазу  куще¬
ния,  когда  транспирация  достигает  500—600  г/сосуд  в  сутки,
полив  прекращают,  и  с  этого  момента  капиллярный  потенциал
и  влажность  определяют  через  каждые  2  ч.  Наблюдения  закан¬
чиваются  примерно  через  трое  суток.
 Капилляриметрический  метод  тарировки,
в  отличие  от  перечисленных,  позволяет  определять  зависимость
Рк  от  влажности  и  в  интервале  капиллярного  давления  выше
5  кПа.  На  рис.  39  представлена  схема  капилляриметрической
установки,  состоящая  из  последовательно  и  герметично  соеди¬
ненных  керамических  фильтров  1У  измерительных  бюреток  6
(на  рисунке  показан  1  фильтр  и  1  бюретка),  ртутного  мано¬
метра  7,  соединительных  трубок  и  вакуумных  шлангов  9,  бу¬
ферной  емкости  8.  Почвенный  образец  3  помещают  в  эбонито¬
вый  стакан  2,  имеющий  внизу  капилляр  4  для  слива  излишка
воды.  Через  кран  5  бюретку  6  заполняют  водой,  кран  закры¬
вают.  Керамический  датчик  вставляют  по  центру  образца.  Ци¬
линдр  накрывают  пленкой  от  испарения.
 Образцы  насыщают  либо  подпиткой  снизу  (для  этого  в  дне
стакана  должны  быть  проделаны  отверстия,  а  само  дно  затя¬
нуто  марлей),  либо  подавая  воду  сверху,  из  бюретки,  при  избы¬
точном  давлении  от  +10  до  +20  кПа  для  суглинистых  и  от
+  5  до  +10  кПа  для  супесчаных  почв.  При  этом  вода  через
поры  датчика  поступает  из  бюретки  в  почву,  насыщая  ее.
 Увлажнение  образцов  проводят  до  тех  пор,  пока  в  капил-  .
ляре  4  не  покажется  вода.  После  этого  в  капилляриметрической
системе  создают  минимальное  разрежение,  например  —  5  кПа
Под  действием  разрежения  вода  из  почвы  вытекает  в  бюретку,
по  которой  и  производят  учет  во  времени.  Прекращение  по¬
ступления  воды  в  бюретку  означает,  что  в  системе  капилляри-
метр—почва  наступило  равновесие,  т.  е.  потенциал  воды  в  ка-
 138

пилляриметрической  системе  и  потенциал  воды  в  почве  стали
равными.  Затем  процедуру  повторяют  для  более  высокого  раз¬
режения,  например  —10  кПа.  Создавая  в  системе  последова¬
тельно  нарастающие  разрежения  с  шагом  10  кПа,  непрерывно
 Рис.  39  Калибровка  тензиометра.
 в  —  использование  капилляриметрической  установки  для  калибровки  тензиометров,  6  —
калибровочные  кривые  для  супесчаной  (I)  и  суглинистой  (II)  почвы  в  режиме  иссу¬
шения  (сплошные  линии)  и  увлажнения  (пунктир).  Остальные  пояснения  в  тексте.
 (с  интервалом  5—10  мин)  измеряют  количество  воды  в  бюретке.
По  данным  о  количестве  воды,  поступившем  в  бюретку  из  поч¬
вы  при  различных  разрежениях,  и  по  остаточной  влажности
почвы,  определяемой  термостатно-весовым  методом  по  оконча¬
нии  опыта,  рассчитывают  влажность  почвы  при  каждом  уровне
разрежения.
 139

Предельное  разрежение,  достигаемое  в  капилляриметриче-
ской  установке,  —80—85  кПа.
 В  производственных  условиях  один  аналитик  может  одно¬
временно  вести  тарировку  около  20  образцов.  Длительность  та¬
рировки  одной  партии  образцов  20—30  суток.
 При  измерении  капиллярного  потенциала  влаги  тензиомет¬
рами  на  измеряемую  величину  воздействует  столб  воды,  содер¬
жащейся  в  тензиометре.  Его  высота  зависит  как  от  высоты  при¬
бора,  так  и  от  особенностей  взаимного  расположения  его  основ¬
ных  частей:  керамического  фильтра  и  манометра.  Поэтому
Н.  А.  Муромцев  предлагает  следующую  систему  поправок  к  по¬
казаниям  тензиометров.
 1. 	Для  тензиометров  типа  AM-20-II  поправка  к  показаниям
равна  высоте  столба  воды  до  измеряемого  слоя.  Если  керами¬
ческий  фильтр  тензиометра  имеет  цилиндрическую  форму,  за
нижнюю  точку  отсчета  следует  принимать  середину  фильтра.
Например,  если  показание  тензиометра,  установленного  в  слое
почвы  90—100  см,  соответствует  —50  кПа,  то  поправка  равна
95  см  вод.  ст.,  или  —9,5  кПа.  Положительный  знак  поправки
объясняется  тем,  что  гидравлическое  давление  столба  воды
увеличивает  ее  потенциал.  Следовательно,  с  учетом  поправки
величина  капиллярного  потенциала  Рк  составит  —40,5  кПа.
 2. 	При  использовании  тензиометров  с  жидкостными  мано¬
метрами  вводить  поправку  сложнее,  поскольку  на  йоказания
прибора  влияет  давление  негодного,  а  нескольких  столбов  жид¬
костей—  ртути  и  воды,  находящихся  в  коленах  манометра.
На  рис.  40  представлена  схема  расположения  различных  частей
тензиометров:  керамических  фильтров  3,  ртутного  манометра  2%
соединительных  трубок  4  при  различном  типе  установки  их  в
почву  или  почвенную  колонку  /.
 При  установке  тензиометров  в  почву  в  поле  (вариант  а)  на
потенциал  влаги  в  центре  фильтра  действуют  столбы  воды,
обозначенные  на  схеме  как  Н\  и  Я4;  столбы  воды  в  шланге
(Я2  и  Я3)  взаимно  уравновешивают  друг  друга  (Я2=Я3).  Дав¬
ление  столбов  Hi  и  Я4  действует  в  одном  направлении,  а  имен¬
но  в  направлении  сосущей^силы  почвы.  Следовательно,  эту  ве¬
личину  нужно  вычитать  из  показателей  тензиометров.  При  этом
поправка,  обусловленная  Ни  не  зависит  от  изменения  уровня
ртути  в  одном  из  колен  манометра,  т.  е.  от  потенциала  воды  в
почве.  Эта  часть  суммарной  поправки  равна  высоте  столбика
воды  (обычно  не  менее  1  см),  которую  наливают  обычно  в  сво¬
бодное  колено  тензиометра  для  уменьшения  испарения  ртуги
из  него.  Другая  часть  суммарной  поправки  (Я4)  —величина  пе¬
ременная  и  зависит  от  уровня  ртути  в  манометре.  При  равен¬
стве  уровней  ртути  в  коленах  ее  значение  минимально  и  опреде¬
ляется  только  длиной  надземной  и  подземной  частей  прибора.
При  максимальном  разрежении  (положение  а  на  рис.  40)  Я4
имеет  максимальное  значение.  Таким  образом,  для  варианта  а
 140

величина  Ри  с  учетом  поправки  составляет:  Ри  =  Нь—(Н\—#4).
 При  лабораторных  исследованиях  с  использованием  почвен¬
ных  колонок  датчики  тензиометров  могут  быть  установлены  на
различной  высоте  в  пределах  колонки,  а  ртутные  манометры  —
 Рис.  40.  Поправки  к  показаниям  тензиометров  при  различном  размещении
датчиков,  манометров  и  объекта  исследования  (по  Муромцеву,  1981).
 Пояснения  в  тексте.
 на  различной  высоте  по  отношению  к  датчикам  и  колонне.
На  рис.  40,6  и  в  представлены  4  возможных  варианта  уста¬
новки  тензиометров  в  колонку  с  почвой:  колонка  и  манометр
установлены  на  общее  основание,  а  фильтры  размещены  в  верх¬
ней  и  нижней  частях  колонки  Если  фильтр  расположен  в  верх¬
 141

ней  части,  то  столбы  воды  Я3  и  #2  отсутствуют,  а  переменная
поправка  соответствует  Яг,  т.  е.  РК=НЪ—(#5—Я4)  кПа.  Если
манометры  расположены  над  колонкой,  поправки  те  же,  что  и
в  варианте  а.  Следует  иметь  в  виду,  что  поправки  Я4  и  Я4  выра¬
жены  в  сантиметрах  водного  столба,  а  показания  манометра  —
в  миллиметрах  ртутного  столба,  поэтому  суммарную  поправку
нужно  выразить  в  миллиметрах  ртутного  столба,  исходя  из  со¬
отношения  плотностей  воды  и  ртути  (1:13,5),  а  затем  рассчи¬
тать  в  единицах  СИ.
 Форма  записи  показаний  тензиометров  при  измерении  влаж¬
ности  почвы  приводится  ниже:
 Да  га
 Показания  тенз1ометров  (повторности)
 Среди
эна  ение  Р
кП  i
 влаж¬
 ность,
 Л»
 Осадки,  мм.
и  другие
замечания
о  погодных
условиях
 1
 2
 3
 Рм
 Рп
 Рк
 рм
 рм
 Рк
 Рм
 рп
 рк
 ff
 Примечание: 	Рм  —  показание  тензиометра,  или  манометрическая  разность;
 Рп  —поправка  к  показанию  тензиометра;  /^  —  давление,  эквивалентное  капилляр¬
ному  потенциалу  (показание  тензиометра  с  поправкой).  Рм,  Рк  и  Рп  первоначально
указываются  в  тех  единицах,  в  которых  прокалиброван  манометр  тензиометра.
 Использование  тензиометров  в  качестве
индикаторов  полива  сельскохозяйственных  культур.
При  выборе  глубин  для  установки  тензиометров  следует  пом¬
нить,  что  растения  потребляют  влагу  из  корнеобитаемого  слоя
почвы,  поэтому  и  тензиометры  должны  быть  установлены  в  пре¬
делах  этого  слоя.  Для  овощных  культур,  корни  которых  не  про¬
никают  глубже  50  см,  тензиометры  в  начальные  фазы  развития
растений  можно  устанавливать  на  глубину  5—15  см,  а  в  даль¬
нейшем  —  на  25—35  см.  Для  хлебных  злаков  и  других  культур
с  глубокими  корневыми  системами  можно  рекомендовать  уста¬
новку  тензиометров  на  двух  глубинах:  там,  где  расположена
XU  и  3/4  всех  корней.  По  показаниям  тензиометров  первого  яруса
следует  назначать  полив,  а  по  показаниям  тензиометров  вто¬
рого  яруса  —  прекращать  его.  Для  того  чтобы  тензиометры  не
мешали  механической  обработке  почвы  и  уходу  за  растениями,
надземную  часть  йриборов  следует  устанавливать  в  траншеи,
закрываемые  крышками.
 Весь  интервал  капиллярного  потенциала  почвенной  влаги,
измеряемого  тензиометрами,  можно  разделить  на  несколько  диа¬
пазонов.
 1. 	От  0  до  —10  кПа.  Полив  не  требуется,  а  если  он  произ¬
водился  до  этого,  то  должен  быть  прекращен,  чтобы  предотвра¬
тить  фильтрацию  в  нижние  горизонты.
 142

2. 	От  —10  до  —30  кПа.  Целесообразен  полив  растений-ги¬
грофитов,  например  овощных  культур.
 3. 	От  —20—30  до  —60  кПа.  Целесообразен  полив  большин¬
ства  культурных  мезофитов,  в  том  числе  зерновых,  на  поздних
стадиях  их  развития.
 4. 	Ниже  —60  кПа.  Влагообеспеченность  большинства  расте¬
ний  недостаточна,  продуктивность  снижена.
 Более  дробные  интервалы  капиллярного  потенциала  для  раз¬
личных  культур  с  учетом  фазы  развития  приводятся  в  Прило¬
жении  9.  Поддержание  потенциала  в  пределах  этих  интервалов
обеспечит  оптимальные  условия  водного  питания  растений.
Необходимо  учесть,  что  на  легких  почвах  снижение  потенциала
до  критических  величин  происходит  быстрее,  чем  на  тяжелых,
так  как  в  легких  почвах  запас  влаги  меньше.  Поэтому  на  лег¬
ких  почвах  за  вегетационный  период  следует  провести  больше
поливов,  чем  на  тяжелых,  но  меньшими  количествами  воды.
 3. 	Метод  прессов.  В  основе
 С. 	Дж.  Ричардсом  принцип  вы¬
равнивания  потенциала  поч¬
венной  влаги  в  ненасыщенной
почве  с  потенциалом  свобод¬
ной  воды  путем  повышения
внешнего  газового  давления
над  влажной  почвой.  Принци¬
пиальная  схема  мембранных
прессов  показана  на  рис.  41.
 Основными  элементами  прес¬
сов  являются  камера  высокого
давления  /,  камера  атмосфер¬
ного  давления  2,  пористый
фильтр  3,  источник  избыточно¬
го  давления  (баллон  со  сжа¬
тым  азотом  или  компрессор),
манометр  4.  Исследуемый  об¬
разец  5  помещают  на  водонасыщенную  мембрану,  nqpbi  которой
обладают  теми  же  свойствами,  что  и  зонды  тензиометров:  они
пропускают  воду  и  растворенные  в  ней  вещества,  не  пропуская
частицы  почвы  и  объемный  поток  газа.  Мембрана  в  прессе  нахо¬
дится  на  жестком  основании,  и  ее  нижняя  поверхность  контак¬
тирует  со  свободной  водой,  находящейся  под  атмосферным  дав¬
лением.  Гидравлическая  связь  между  влагой  в  образце  почвы  и
водой  в  подмембранной  камере,  осуществляемая  с  помощью
водонасыщенных  пор  мембраны,  позволяет  воде  этих  двух  час¬
тей  системы  двигаться  в  направлении  меньшего  потенциала.
 Предельная  величина  давления  барботирования  при  посто¬
янстве  поверхностного  натяжения  и  угла  смачивания  опреде¬
ляется  только  размеров  максимальных  пор  мембраны.  Поэтому
для  измерения  капиллярного  потенциала  почвенной  влаги  в
 метода  лежит  предложенный
 от  баллона  ила
компрессора
 Рис.  4J.  Схема  устройства  мембран¬
ных  прессов.
 Пояснения  в  тексте.
 m

\
 ШУ
 Рис.  42.  Мембранный  пластинчатый
пресс  Агрофизического  института.
Пояснения  в  тексте.
 диапазоне  от  0  до  —100  кПа  используют  керамические  пла¬
стины  с  размерами  пор  1—3  мкм,  а  в  диапазоне  от  —100  до
—1500  кПа  —  тонкопористые  ацетат-целлюлозные  пленки  («цел¬
лофан»).  В  зависимости  от
типа  мембран  различают
мембранные  пластинные
(или  пластинчатые)  прессы
и  мембранные  пленочные
прессы.
 А.  Мембранный  пластин¬
ный  (пластинчатый)  пресс
(рис.  42)  представляет  со¬
бой  алюминиевый  котел  /
диаметром  20  см  с  герме¬
тично  закрывающейся  крыш¬
кой  2,  на  которой  имеются
штуцеры  для  манометра  3
и  для  подсоединения  к  ка¬
мере  баллона  со  сжатым
воздухом  или  азотом  4.  На
►  крышке  пресса  необходимо
установить  клапан  5  для
быстрого  сброса  давления.  Для  понижения  и  регулирования
давления  пригодны  обычные  газовые  редукторы  (ДКП-1-65)
в  сочетании  с  манометром,  класс  точности  которого  должен
быть  по  возможности  не  ниже  25  кПа.  Внутри  котла  находится
пористая  керамическая  пластина  6,  имеющая  давление  барбо-
тирования  не  ниже  100  кПа,  диаметром  18  см  и  толщиной
0,5  см.  Под  пластиной  помещается  поддон  7  из  резиновой  плен¬
ки,  закрепленной  по  всей  периферии  пластины  (например,  мед¬
ной  проволокой  8).  В  центре  резинового  поддона  вставляется
резиновая  трубка  9  диаметром  2—3'  мм,  которая  через  отвер
стие  в  стенке  котла  выводится  наружу  для  обеспечения  пол
пластиной  нормального  давления  воздуха  и  для  оттока  удаляе¬
мой  из  почвы  воды.  Для  изготовления  пластины  пригодна  обли
цовочная  глазурованная  плитка,  с  которой  удаляют  глазурь.
Перед  работой  пластины  с  поддоном  тщательно  подсушивают,
а  затем  насыщают  деаэрированной  водой  в  вакуумном  эксика¬
торе  при  давлении  около  0,15  кПа  с  помощью  вакуумного  элек¬
трического  насоса.  В  правильно  смонтированных  пластинах  вы¬
ход  пузырьков  воздуха  заканчивается  после  насыщения  пла¬
стин  водой.
 Техника  измерения.  На  водонасыщенную  керамиче¬
скую  пластину  ставят  предварительно  насыщенные  водой  образ¬
цы  почвы  10  в  кольцах  из  нержавеющего  материала.  Прибор
собирают  и  задают  определенное  давление  (обычно  пользуются
стандартными  ступенями  давления:  1,  5,  10,  30,  50,  75,  100  кПа)
Данное  давление  поддерживают  в  течение  1—3  суток  или  более
 144

до  того  момента,  когда  вытекание  воды  из  почвы  через  вывод¬
ную  трубку  прекратится.  После  этого  прибор  разбирают,  а  образ-
цы  высушивают  в  термостате  при  105  °С  для  определения  влаж¬
ности  почвы.  Измерения  проводят  в  двухкратной  повторности.
Затем  процедуру  повторяют  для  следующей  ступени  давления.
По  полученным  данным  строят  отрезок  кривой  водоудерживае-
мости  в  интервале  от  0  до  —100,  —200  кПа.
 Б.  Мембранный  пленочный  пресс  (рис.  43)  состоит  из  двух
 Рис.  43.  Мембранный  пленочный  пресс  Агрофизического  института.
 Пояснения  в  тексте.
 массивных  дисков  /  диаметром  30  см,  толщиной  2  см  и  коль¬
ца  2,  вложенного  между  ними,  диаметром  28  см  и  высотой
1,5  см,  имеющего  сверху  и  снизу  желоба  для  резиновой  про¬
кладки  3.  В  центре  нижнего  диска  имеется  отверстие  для  сооб¬
щения  с  внешней  атмосферой.  На  верхнем  диске  находится
штуцер  4  для  подсоединения  камеры  давления  к  баллону  со
сжатым  воздухом.  или  азотом,  отверстие  для  клапана  5,  кото¬
рый  служит  для  сброса  давления,  и  отверстие  для  подсоедине¬
ния  манометра  6.  Диски  и  кольцо  соединяются  болтами  7.  На
нижний  диск  кладут  металлическую  сетку  9  с  размером  ячеек
около  0,5  мм,  которую  покрывают  двойным  слоем  фильтроваль¬
ной  бумаги  10.  Далее  следует  ацетат-целлюлозная  пленка  11,
предварительно  насыщенная  водой  и  вырезанная  по  размерам
пресса  (во  влажном  состоянии,  для  предотвращения  появления
микродефектов  по  ее  краям).  Эта  пленка-мембрана  разделяет
камеры  высокого  (8)  и  атмосферного  давления  (5')  в  которых
свободно  циркулирует  вода,  подаваемая  из  напорной  склянки
по  трубке  13.  Образцы  водонасыщенной  почвы  12,  заключенные
 ]0  Заказ  №  З.Ж
 145

в  кольца  из  латуни,  нержавеющей  стали  или  пластмассы  диа¬
метром  2—4  см  и  высотой  1  см,  устанавливают  в  центральной
части  мембраны.
 После  полного  закрытия  пресса  в  надмембранной  камере
(повышенного  давления)  с  помощью  редуктора  и  баллона-реси¬
вера  создают  некоторое  давление  и  пропускают  воду  для  уда¬
ления  пузырьков  газа  из  подм'ембранной  камеры.  Пресс  готов
к  работе.  Затем  создают  одну  из  стандартных  ступеней  давле¬
ния  газа  (100,  200,  300,  500,  1000,  1500  кПа).  Из  образцов  почвы
стекает  вода  до  тех  пор,  пока  потенциал  влаги  в  почве  не  ста¬
нет  эквивалентным  давлению,  заданному  манометрически.  Вре¬
мя  выдерживания  образцов  в  прессе  колеблется  от  2  до  10  су¬
ток  в  зависимости  от  величины  заданного  давления  (чем  боль¬
ше  давление,  тем  медленнее  наступает  равновесие)  и  опреде¬
ляется  в  отдельном  опыте.  По  истечении  необходимого  времени
давление  снижают  до  атмосферного,  пресс  разбирают,  а  в  образ¬
цах  почвы  термостатно-весовым  методом  определяют  равновес¬
ную  для  данного  давления  влажность,  предварительно  помещая
их  в  бюксы.  Определению  влажности  должно  предшествовать
быстрое  измерение  высоты  и  диаметра  образцов  в  кольцах,  по¬
скольку  в  процессе  сушки  происходит  уплотнение  почвы.  По  ли¬
нейным  размерам  образцов  рассчитывают  изменившуюся  объем¬
ную  плотность,  величину  которой  используют  при  вычислении
влажности  в  процентах  от  объема.  Затем  *  пленку  заменяют,
в  кольца  помещают  новые  навески  почвы,  насыщают  их  водой
и  всю  процедуру  повторяют  для  следующей  ступени  давления.
По  полученным  парным  значениям  давления  (потенциала)  вла¬
ги  и  влажности  почвы  строят  отрезок  кривой  водоудерживае-
мости  в  интервале  от  —200  до  —1500  кПа.
 Подготовка  образцов  при  работе  с  мем¬
бранными  прессами.  Правильная  подготовка  образцов
для  определения  зависимости  капиллярно-сорбционного  потен¬
циала  (давления)  почвенной  влаги  от  влажности  играет  чрез¬
вычайно  важную  роль.  При  отборе  пробы  необходимо  обеспе¬
чивать  достаточную  представительность  и  не  допускать  фрак-  -
ционирования  почвы  по  механическому  составу.  При  выборе
размеров  образца,  в  особенности  его  высоты,  следует  иметь  в
виду,  что  точность  измерения  повышается  при  увеличении  об¬
щего  объема,  а  время  установления  равновесия  возрастает  при¬
близительно  пропорционально  квадрату  высоты.  Поэтому  пред¬
почтительнее  применять  образцы  большего  диаметра  и  меньшей
высоты.  Важным  этапом  измерения  является  предварительное
увлажнение  образцов.  Рекомендуется  насыщать  пробы  легких
слабогумусированных  почв  в  течение  2  суток,  суглинистых  сред¬
негумусовых  почв  —  4  суток,  тяжелых  и  сильногумусированных
почв  —  не  менее  7  суток.
 Недостаток  рассмотренных  выше  моделей  прессов  заклю¬
чается  в  том,  что  для  каждой  ступени  давления  прибор  прихо¬
 146

дится  разгерметизировать,  образцы  использовать  при  определе¬
нии  влажности,  а  следующую  ступень  давления  выполнять  с  но¬
выми  образцами.  Существуют  и  другие  модификации  мембран¬
ных  и  пластинчатых  прессов,  позволяющие  работать  с  одним
образцом  во  всем  доступном  данному  прибору  диапазоне.  Их
описание  можно  найти,  в  частности,  в  работах  А.  М.  Глобуса
11969],  Б.  Н.  Мичурина  [1975]  и  И.  И.  Судницына  [1979].
 Таким  образом,  наиболее  распространенными  методами  изме¬
рения  полного  потенциала  воды  в  почве  являются  гигроско¬
пический,  психрометрический  и  криоскопический;  для  измерение
потенциала  тензиометрического  давления  (капиллярно-сорб¬
ционного  потенциала)  'Fp  применяют  различные  методы  с  ис¬
пользованием  пористых  мембран  (тензиометрический,  капил-
ляриметрический  и  метод  прессов).  Каждый  из  этих  методов
применим  в  определенном  интервале  потенциала  (рис.  44)  и  поз-
 ЧСДж/кг(Р1кПа)
 -л4
 Ramiи
 Ю  20 	.  30 	1*0 	50  W%
 Рис.  44.  Области  применения  различных  методов  измерения  потенциала  во¬
ды  в  почве.
 /  —  гигроскопический  и  психрометрический;  2  —  криоскопический;  3  —  пленочные  прео
сы;  4  —  пластинные  прессы;  5  —  тензиометры  и  капилляриметры,  .6  —  расчетный  метод
по  А.  Д.  Воронину.  Диапазон  ОГХ  песчаных  и  супесчаных  (7),  суглинистых  и  глнни?
 стых  почв  (а).
 ИГ
 14?

Боляет  получить  определенный  отрезок  кривой  основной  гидро¬
физической  характеристики  (ОГХ)  почвы.  В  незасоленных  поч¬
вах,  где  осмотическая  составляющая  потенциала  мала,  мембран¬
ные  методы  дают  результаты,  достаточно  близкие  к  величине
полного  потенциала.  Поэтому  для  массового  получения  кривых
ОГХ  в  незасоленных  почвах  многие  исследователи  пользуются
комбинацией  двух  методов:  гигроскопического  и  мембранных
прессов,  получая  соответственно  два  участка  кривых  —  ниже
—3000  кПа  и  выше.—1500  кПа,  которые  довольно  хорошо  сты¬
куются.  Имеются  данные  о  том,  что  средний  участок  кривых
(приблизительно  от  —3000  до  —100  кПа)  может  быть  удовле¬
творительно  определен  расчетным  способом  [Воронин,  1979].
Это  упрощает  построение  всей  зависимости,  позволяя  обходиться
лишь  гигроскопическим  и  капилляриметрическим  методами.
 Накопление  массового  экспериментального  материала  о  за¬
висимости  потенциала  влаги  от  влажности  почвы  и  обобщение
этого  материала  создают  предпосылки  для  перехода  к  расчет¬
ному  определению  кривых  ОГХ  по  данным  о  дисперсности,  плот¬
ности,  типе  агрегации  и  других  свойствах  почвы.  К  настоя¬
щему  времени  получено  несколько  уравнений  для  приблизитель¬
ного  расчета  ОГХ  почв  (Мичурин;  Варалляи  и  др.).  Дальнейшее
совершенствование  методов  измерения  и  расчета  потенциала
воды  в  почве  позволит  получать  кривТле  водоудерживаемости
почв  оперативно  и  с  большой  точностью  и  тем  самым  легко
переводить  всю  необходимую  информацию  о  почвенной  влаге  в
энергетические  показатели.
 5.3. 	ПРИМЕНЕНИЕ  ДАННЫХ
ОБ  ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ  СОСТОЯНИИ
ПОЧВЕННОЙ  ВЛАГИ
 Форма  кривых  ОГХ  и  их  положение  относительно  осей
индивидуальны  для  каждого  образца  почвы  и  определяются  ее
конкретными  особенностями:  вещественным  составом,  дисперс¬
ностью,  агрегатным  состоянием,  плотностью,  порозностью.  По¬
этому  кривая  ОГХ  в  неявном  виде  содержит  информацию  обо
всех  перечисленных  параметрах  и  о  многих  других  свойствах
почвы,  которые  с  этими  параметрами  связаны.  Сюда  относятся
такие  важные  показатели  почвы,  как  влажность  завядания,  наи¬
меньшая  влагоемкость,  диапазон  активной  влаги,  объем  пор
аэрации,  границы  пластичности  и  текучести,  оптимальная  для
механической  обработки  влажность  почвы  и  др.
 Однако  ошибочно  полагать,  что  энергетические  уровни,  отве¬
чающие  тем  или  иным  свойствам  почвы,  совершенно  одинаковы
для  всех  почв  и  что  агрофизические  характеристики  почвы
можно  получать  прямым  механическим  считыванием  с  кривых
Водоудерживаемости  (т.  е.  например,  что  почвенная  влажность
завядания  растений  всегда  отвечает  эквивалентному  давлению
 148

-«10'  -
 -«■юг  ю
 влаги  —  1500  кПа,  а  наименьшая  влагоемкость  —  33  кПа).  Что
бы  расшифровать  богатую  информацию,  закодированную  в
кривых  водоудерживаемости  почв,  нужен  их  тщательный  ана¬
лиз,  Подобный  анализ  проводится  в  работах  А.  М.  Глобуса
[1974],  Б.  Н.  Мичурина  [1975],  А.  Д.  Воронина  [1980,  1981].
 Рассмотрим  классификацию  форм  почвенной  влаги,  предла¬
гаемую  А.  Д.  Ворониным,  в  основе  которой  лежит  положение
о  том,  что  энергетические  уровни,  соответствующие  переходам
почвенной  энергии  влаги  у  г  „„мс
из  одной  формы  в  другую,  -«-я*  •вы¬
являются  не  только  функ¬
циями  свободной  воды,
но  и  функциями  структу¬
ры  твердой  фазы  почвы,
и  поэтому  эти  уровни  за¬
кономерно  различаются
с  изменением  грануло¬
метрического  состава  и
структурного  состояния
почв.  В  связи  с  этим  на
кривых  ОГХ  разных  почв
точки,  отвечающие  грани¬
цам  перехода  между  фор¬
мами  влаги,  соединяются
линиями,  не  параллель¬
ными  горизонтальной  оси,
а  идущими  под  некото¬
рым  углом  к  ней;  по
 мере  утяжеления  гранулометрического  состава  величины  Ч*1  сме¬
щаются  в  сторону  более  низких  значений  (рис.  45).
 А.  Д.  Воронин  выделяет  ряд  критических  значений  потен¬
циала  воды  в  почве,  которые  делят  весь  диапазон  потенциала  и
влажности  на  части,  существенно  и  закономерно  различающиеся
по  свойствам  и  поведению  влаги,  физико-механическим  свой¬
ствам  почвы  и  ее  способности  к  агрегированию,  характеру  по-
розности  и  величине  влагопроводности.  Эти  критические  значе¬
ния  потенциала  следующие:
 1. 	Потенциал  первой  смачивающей  пленки  Ч,ас-
 2. 	Потенциал,  отвечающий  максимальному  количеству  пле¬
ночной  влаги  ЧГС1.
 3. 	Потенциал,  отвечающий  максимальному  количеству  ка¬
пиллярно-сорбционной  влаги  Ч^ыксв-
 4. 	Потенциал,  соответствующий  максимальной  толщине  вод¬
ной  пленки  на  плоской  поверхности.
 1. 	Потенциал  первой  смачивающей  (поверх  адсорбционной)
пленки  Чгас  отделяет  область  прочносвязанной  адсорбированной
воды  (зона  А  на  рис.  45),  которая  находится  под  сильным  влия¬
нием  поверхности  твердой  фазы  почвы  и  свойства  которой  сильно
 Рис.  45.  Анализ  кривых  водоудер¬
живаемости  почв,  классификация
форм  почвенной  влаги  и  пор  по  их
функциям  (по  А.  Д.  Воронину).
Пояснения  в  тексте.
 149

Изменены  по  сравнению  со  свойствами  воды  вне  пленок.  Не  ка¬
саясь  способа  определения  'Рас,  отметим,  что,  по  данным  Воро¬
нина,  точки,  отвечающие  Ч^с  разных  почв,  лежат  на  одной  пря¬
мой,  пересекающей  ось  потенциала  при  —15000  Дж/кг  и  имею¬
щей  тангенс  угла  наклона  к  оси  влажности,  равный  0,3.  Как
видно  из  рис.  45,  количество  влаги  в  такой  форме  составляет
у  рассматриваемых  почв1  от  десятых  долей  до  десяти  процентов.
 2. 	Потенциал,  отвечающий  максимальному  количеству  связан¬
ной  влаги,  или,  по  С.  В.  Нерпину,  первый  критический  потен¬
циал  'Pci  —  такой  капиллярно-сорбционный  потенциал,  при  ко¬
тором  происходит  слияние  менисков  и  заполнение  водой  пор
между  элементарными  частицами  почвы.  Yci  отделяет  область
потенциала  (зона  Б  на  рис.  45),  соответствующего  содержанию
рыхлосвязанной  пленочно-стыковой  влаги.  В  этой  области  про¬
исходит  увеличение  толщины  водных  пленок  по  сравнению  с  зо¬
ной  А  и  сокращение  площади  их  контакта  с  газовой  фазой.
Не  касаясь  определения  величины  данного  критического  потен¬
циала,  отметим,  что  линия,  соединяющая  точки  с  'Pci  рассмат¬
риваемых  на  рисунке  почв,  имеет  тангенс  угла  наклона  к  оси
влажности,  близкий  к  0,3  и  переоекает  ось  потенциалов  в  точке,
соответствующей  —14,7  Дж/кг.  Расчет  эффективного  радиуса
при  этом  потенциале  показывает,  что  он  равен  10  мкм  и  отве¬
чает  расстоянию,  на  которое  распространяется  влияние  поверх¬
ностных  сил  в  глубь  жидкого  компонента.
 Влажность  изученных  образцов  почв  составляет  при  'Pci  от
13  до  22%.
 С  областью  первого  критического  потенциала  связан  ряд
важных  физических  свойств  почв.  При  Yci  происходит  резкое
изменение  влагопроводности  почвы:  при  влажности  ниже  влаж¬
ности  первого  критического  потенциала  вода  передвигается
исключительно  по  тонким  пленкам,  проводимость  которых  низ¬
ка  из-за  влияния  щероховатости  поверхности  твердой  фазы  и
из-за  повышенной  вязкости  связанной  воды;  при  влажности  же
выше  этой  величины  вода  течет  преимущественно  по  толстым
пленкам  и  заполненным  водой  капиллярам.  Поэтому  влаж¬
ность,  соответствующая  'Pci,  одновременно  соответствует  влаж¬
ности  разрыва  капиллярных  связей.  Происходит  и  изменение
физико-механических  свойств  почвы:  из  полутвердого  состояния
она  переходит  в  состояние  пластичности  (подробнее  об  этом
будет  сказано  в  следующей  главе).
 3. 	Потенциал,  отвечающий  максимальному  количеству  ка¬
пиллярно-сорбционной  влаги  'Рмксв  отделяет  область  пленочно¬
капиллярной  воды  (зона  В).  Характер  зависимости  капилляр¬
но-сорбционного  потенциала  от  влажности,  существующей  до
 1  1—чернозем,  гор.  А;  2  —  то  же,  гор.  В;  3  —  каштановая,  гор.  С;  4  —
дерново-подзолистая  почва,  гор.  А(.
 !50

Ч'сь  сохраняется  и  при  более  высокой  влажности  (в  зоне  В),
так  как  размер  пор,  заполняемых  водой  при  Yci,  еще  сопоста¬
вим  с  толщиной  пленки,  на  которую  распространяется  действие
лонно-электростатических  сил  твердой  фазы.  По  мере  дальней¬
шего  нарастания  потенциала,  т.  е.  смещения  по  оси  потенциала
к  нулю,  толщина  пленок  нарастает.  При  максимальной  толщине
водной  пленки  почвенные  частицы  расходятся  так  далеко  и
силы  сцепления  между  ними  ослабевают  настолько,  что  в  слу¬
чае  их  смещения  друг  относительно  друга  связь  между  ними
нарушается  и  почва  приобретает  свойство  текучести.
 Потенциал  Ч'мксв  позволяет  найти  влажность  (у  представ¬
ленных  на  рис.  45  почв  она  составляет  от  20  до  40%),  при  ко¬
торой  происходит  смена  капиллярно-сорбционного  механизма
удержания  влаги  на  капиллярный.  На  кривых  водоудерживае-
мости  это  проявляется  в  чутком  реагировании  капиллярно-сорб¬
ционного  потенциала  на  естественно  встречающиеся  в  почвах
нерегулярности  в  распределении  пор  по  размерам.  На  рис.  45
это  проявляется  в  некоторой  извилистости  кривых  ОГХ  ниже
линии  Ч'мксв.  Это  связано  с  тем,  что  сорбционные  силы  уже  не
оказывают  сглаживающего  влияния  на  водные  мениски.  Вели¬
чину  влажности  при  данном  значении  потенциала  можно  на¬
звать  максимальной  капиллярно-сорбционной  влагоемкостью
ЗДмнсв-  В  тех  случаях,  когда  ОГХ  определяется  на  образцах
с  ненарушенным  сложением,  wMКСв  хорошо  совпадает  с  наимень¬
шей  влагоемкостью  (при  условии,  что  исследуемый  горизонт  не
подстилается  плотными  малопроницаемыми  слоями,  в  против¬
ном  случае  за  счет  подпора  воды  этими  слоями  полевое  опре¬
деление  наименьшей  влагоемкости  дает  завышенную  вели¬
чину).  Таким  образом,  анализ  зависимости  ^(ш)  позволяет
дать  физическое  обоснование  наименьшей  влагоемкости,  ранее
считавшейся  чисто  эмпирической  величиной.  Ее  физический
смысл  состоит  в  том,  что  при  данной  влажности  происходит
смена  капиллярного  механизма  удерживания  и  передвижения
воды  в  почве  на  капиллярно-сорбционный.
 Значения  Ч'мксв,  закономерно  смещаясь  по  мере  утяжеления
механического  состава  почв  в  сторону  более  низких  величин,
лежат  на  прямой,  пересекающей  ось  потенциала  при  Чг  =
—  —14,7  Дж/кг  и  имеющей  тангенс  угла  наклона  около  0,L
Пересечение  двух  прямых  в  одной  точке  говорит  о  том,  что  при
данном  потенциале  отмечается  максимально  возможное  рас¬
пространение  ионно-электростатических  сил  и  максимальная
толщина  пленки  на  плоской  поверхности.  Поскольку  поверх¬
ность  пленки  приближается  к  плоской,  ее  кривизна  не  оказывает
существенного  влияния  на  энергетическое  состояние  воды,  и  по¬
следнее  определяется  потенциалом  —  14,7  Дж/кг.
 4. 	Потенциал,  соответствующий  максимальной  толщине  вод¬
ной  пленки  на  плоской  поверхности  (—14,7  Дж/кг),  отделяет
область  капиллярной  воды  (зона  Г  на  рис.  45).  Эта  узкая,  осо¬
 151

бенно  у  почв  легкого  механического  состава,  область  располо¬
жена  Между  Ч'мксв  И  —14,7*
 5. 	Капиллярно-гравитационная  вода  (зона  Д).  Энергетиче¬
ское  состояние  ее  таково,  что  капиллярно-сорбционный  потен¬
циал  Wp  >  —14,7  Дж/кг.
 Одновременно  с  классификацией  форм  почвенной  влаги,  по¬
строенной  на  учете  ее  энергетического  состояния  и  конкретных
почвенных  структур,  А.  Д.  Воронин  предлагает  и  вытекающую
из  нее  классификацию  почвенных  пор  по  их  функциям.  Он  вы¬
деляет  следующие  категории  пор  (рис.  45).
 1. 	Поры  инфильтрации  (зона  I  на  рис.  45).  Это  наиболее
крупные  поры,  содержащие  капиллярно-гравитационную  воду
или  воздух.  Эффективный  диаметр  этих  пор,  рассчитанный  но
формуле  Жюрена  для  цилиндрических  капилляров,  находится
в  пределах  от  целых  миллиметров  до  20  мкм.
 2. 	Легкодренируемые  поры  (II),  или  поры  аэрации,  вклю¬
чают  кроме  пор  инфильтрации  еще  и  поры,  занимаемые  капил¬
лярно-подвешенной  водой  и  освобождающиеся  от  нее  при  зна¬
чении  потенциала,  эквивалентном  отрицательному  давлению
около  20  кПа.  Размеры  этих  пор  составляют  около  15—20  мкм.
 3. 	Влагопроводящие  поры  с  высокой  гидравлической  прово¬
димостью  (III).  Освобождаются  от  воды  при  отрицательном
давлении  в  десятки  и  сотни  килопаскалей.
 4. 	Влагосохраняющие  поры  (IV)  с  относительно  хорошей,
хотя  и  понижающейся  с  уменьшением  влажности  почвы  гидрав¬
лической  проводимостью.  Экспериментально  показано,  что,  на¬
чиная  с  влажности,  соответствующей  Yei,  скорость  высыхания
почвы  резко  снижается,  что  и  способствует  сохранению  воды  в
почве.  Эта  категория  пор  редко  бывает  целиком  свободна  от
воды,  поскольку  для  их  освобождения  необходимо  такое  сни¬
жение  потенциала  воды  в  почве,  какое  редко  наблюдается  в  при¬
родных  условиях.
 5. 	-  Поры,  занятые  адсорбированной  водой  (V).  Эти  поры
практически  постоянно  содержат  адсорбированную  прочносвя¬
занную  воду  с  измененными  физическими  свойствами.  Не  сле¬
дует  думать,  что  все  количество  прочносвязанной  воды  содер¬
жится  в  особых  ультратонких  порах.  Основная  часть  ее  раз¬
мещается  в  виде  пленки  в  пристенной  части  пор  любого  размера.
 Подводя  итоги  всему  изложенному  в  этой  главе,  можно  ска¬
зать,  что  изучение  энергетического  состояния  воды  в  почве
и  выражение  влажности  в  энергетических  единицах  позволяет:
 1) 	определять  возможное  направление  передвижения  влаги
между  компонентами  системы  почва  —  растение  —  атмосфера;
 2) 	измерять  градиент  потенциала  (или  эквивалентного  ему
давления)  влаги  между  точками  почвенного  профиля  —  один  из
необходимых  параметров  для  расчета  потока  влаги  в  почве;
 152

3) 	рассчитывать  влагопроводность  почвы  при  разной  влаж¬
ности  (при  наличии  данных  о  величине  потока  влаги,  получен¬
ного  в  эксперименте);
 4) 	сравнивать  по  степени  увлажненности  «несравнимые»  из-
за  больших  различий  в  водоудерживающей  способности  почвен¬
ные  объекты;
 5) 	осуществлять  контроль  за  влажностью  почвы  и  устанав¬
ливать  необходимость  полива  (в  частности,  с  помощью  тензио¬
метров)  ;
 6) 	рассчитывать  распределение  влажности  над  уровнем  грун¬
товых  вод  (по  данным  капилляриметрических  измерений);
 7) 	измерять  дифференциальную  порозность  почв,  т.  е.  рас¬
пределение  пор  по  их  эффективным  размерам  (с  помощью  ка-
пилляриметров);
 8) 	определять  водно-физические  свойства  почв:  влажность
разрыва  капиллярной  связи,  наименьшую  влагоемкость;
 9) 	определять  границы  между  полутвердым,  пластичным,  те¬
кучим  состоянием  почвы  и  соответственно  влажность,  оптималь¬
ную  для  механической  обработки.

Глава  6
 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА  ПОЧВЫ
 К  физико-механическим  свойствам  почвы  относят  твердость
(сопротивление  сдавливанию  и  расклиниванию),  липкость,  пла¬
стичность,  набухание  и  др.  Знание  этих  свойств  почвы  необхо¬
димо  для  правильного  конструирования  почвообрабатывающих
машин  и  орудий,  расчета  энергетических  затрат  при  обработке
и  т.  д.  Физико-механические  показатели  почвы  имеют  и  диагно¬
стическое  значение.
 6.1.  липкость
 Липкостью  (прилипаемостью)  почвы  называют  ее  способ¬
ность  прилипать  к  соприкасающимся  с  ней  предметам,  напри¬
мер  к  рабочим  частям  почвообрабатывающих  орудий.  Липкость
характеризуют  величиной  усилия,  необходимого  для  вертикаль¬
ного  отрыва  прижатой  к  почве  пластины:
 где  А  —  липкость,  кПа;  Р  —  общее  усилие,  необходимое  для
отрыва  пластины,  Н;  S  —  площадь  пластины,  м2.
 Величина  липкости  зависит  от  дисперсности  почвы,  нарастая
с  увеличением  содержания  глинистых  частиц,  от  содержания
гумуса,  от  минералогического  состава  почв,  а  также  от  состава
обменных  оснований  (наибольшей  прилипаемостью  обладают
почвы,  насыщенные  обменным  натрием).  Способность  прили¬
пать  почвы  проявляют  не  во  всем  диапазоне  влажности,  а  лишь
в  некотором  его  интервале.  Максимальные  значения  липкости
обнаруживаются  при  влажности,  близкой  к  капиллярному  насы¬
щению  почвы,  когда  сцепление  между  частицами  почвы  бывает
меньше,  чем  между  почвой  и  соприкасающимися  с  ней  пред¬
метами.
 44

Измеряют  липкость  с  помощью  приборов  различной  кон¬
струкции,  но  использующих  общий  принцип:  усилие,  необходи¬
мое  для  отрыва  пластины,  измеряется  по  массе  груза,  достаточ¬
ной  для  этого  отрыва.  В  приборе  конструкции  В.  В.  Охотина
(рис.  46)  площадка  (чаш¬
ка)  для  груза  соединяется
с  отрываемой  от  почвы  ла¬
тунной  пластиной  тросиком,
перекинутым  через  блок
Прибор  Н.  А.  Качинского
представляет  собой  видоиз¬
мененные  техно-химические
весы.
 Липкость  измеряют  в  поч¬
вах  суглинистого  и  глини¬
стого  механического  со¬
става.  На  одно  определение
расходуется  150—200  г  ПОЧ-  Рис.  46  Измерение  липкости  с  прибо-
вы. 	ром  Охотииа.
 У£////Л
 шшшшщ
 Ход  определения
 липкости  в  образцах  нарушенного  сложения.  На  технических
весах  берут  серию  (5—8)  навесок  по  20—30  г  почвы,  пропу¬
щенной  через  сито  в  1  мм,  и  помещают  в  фарфоровые  чашки
или  металлические  бюксы.  Увлажняют  навески  таким  количе¬
ством  воды,  чтобы  влажность  в  %  от  массы  составляла  от  15—
20  (в  наименее  влажных)  до  35—40  (в  наиболее  влажных),
очень  тщательно  перемешивают,  накрывают  во  избежание  испа¬
рения  и  оставляют  на  1  ч.
 Одну  из  проб  (самую  сухую)  переносят  в  формочку  /  при¬
бора  Охотина  (рис.  46),  заполняя  ее  вровень  с  краями  или  чуть
выше  их.  Закрепляют  формочку  в  пазах  на  подставке  прибора.
Латунную  пластину  2,  подвешенную  вместе  с  противовесом  3
на  одном  из  концов  перекинутого  через  блок  4  стального  троси¬
ка,  опускают  до  соприкосновения  с  почвой  и  прижимают,  чуть
притирая,  к  ее  поверхности  (при  этом  избыток  почвы  выдав¬
ливается  по  краям  формочки).  Выдерживают  диск  в  таком  по¬
ложении  30  с,  а  затем  в  чашку  для  груза  5  постепенно  подсы¬
пают  сухой  песок  или  гравий  до  тех  пор,  пока  пластина  не  ото¬
рвется  от  почвы.  Массу  груза  определяют,  взвешивая  его  на
технических  весах  вместе  с  чашкой  (сняв  ее  с  тросика),  и  вы¬
читают  определенную  заранее  массу  чашки.
 Для  одной  почвенной  пробы  эту  процедуру  повторяют  2—
3  раза,  перемешивая  почву  в  формочке  и  вновь  выравнивая  по¬
верхность  перед  тем,  как  прижать  пластину.  Находят  среднее
значение  массы  груза  для  всех  определений.
 После  этого  почву  извлекают  из  формочки  и  проводят  в  ней
контрольное  определение  влажности  обычным  термостатно-ве¬
совым  или  ускоренным  способом  (см.  п.  3.1).  Формочку  моют,
 155

просушивают  и  заполняют  почвой  со  следующей  ступенью  влаж¬
ности.  Измерения  в  пробах  с  нарастающей  влажностью  ведут
до  тех  пор,  пока  величина  отрывающего  усилия,  пройдя  макси¬
мальные  значения,  не  начнет  заметно  снижаться,  т.  е.  пока  не
будет  надежно  выявлена  та  влажность,  при  которой  липкость
наибольшая.  Результаты  записывают  по  следующей  форме:
 Название
 почвы,
 горизонт,
 глубин
 Влажность  почвы,  %
 Масса  гравия.  Я,  г
 5,  сма
 Липкость
г/см2  (кПа)
 заданная
 факти¬
 ческая
 1
 2
 сред¬
 нее
 1
 I
 1
 Примечание.  1  г/см2  **  0,1  кПа.
 Определив  и  рассчитав  значение  влажности  при  каждой  ве¬
личине  нагрузки,  строят  кривую  зависимости  липкости  от  влаж¬
ности.
 Для  определения  липкости  почв  с  ненарушенным  сложением,
вместо  формочки  с  пастой  используют  монолиты  почвы,  йред-
варительно  капиллярно  насыщенные  влагой.  Изменение  (умень¬
шение)  ,влажности  достигается  подсушиванием  монолита  в  про¬
межутках  между  последующими  определениями  липкости.
Влажность  почвы  рассчитывают,  взвешивая  монолит  на  каждой
ступени  увлажнения,  а  затем  после  сушки  при  105  °С.
 По  величине  липкости  при  капиллярном  увлажнении  почв
Н.  А.  Качинский  классифицирует  их  на  предельно  вязкие
(А>1,5  кПа),  сильно  вязкие  (1,5—0,5),  средне  вязкие  (0,5—
0,2),  слабо  вязкие  (0,2—0,05)  и  рассыпчатые  (<0,05  кПа).
 Примечание.  Пробы  почвы  после  определения  липкости
целесообразно  использовать  для  определения  пластичности  (см.
п.  6.2)  и  лишь  после  этого  извлекать  из  формочки  прибора  Охо-
тина  и  подвергать  сушке.
 6.2 	ПЛАСТИЧНОСТЬ
 Под  пластичностью  почвы  понимают  ее  способность  дефор¬
мироваться  под  действием  внешних  механических  сил  без  раз¬
рыва  сплошности  и  сохранять  полученную  форму  неопределенно
долгое  время  после  прекращения  действия  механической  силы.
Свойство  пластичности  в  заметной  мере  проявляют  лишь  почвы
тяжелого  механического  состава,  причем  только  в  определенном
интервале  влажности.  Нижним  пределом  пластичности  считают
такую  влажность  почвы,  при  которой  она  раскатывается  в  про¬
волоку;  верхним  пределом  пластичности  —  влажность,  при  кото¬
рой  почва  переходит  из  липкопластичного  в  вязкотекучее  со¬
стояние.  Этот  предел  называется  нижней  границей  текучести
почвы.  В  интервале  влажности  между  этими  пределами  сугли¬
нистые  и  глинистые  почвы  находятся  в  пластичном  состоянии.
 156  v

Разница  между  величинами  влажности,  соответствующая  верх¬
нему  и  нижнему  пределам  пластичности,  называется  числом
пластичности.
 По  величине  пластичности  почвогрунты  разделяются  на  следующие
классы:
 Класс 	Почвогрунты:
 пластичности
 Число  пластичности,
%  влажности*
 1 	Высокопластичные  (Алины) 	>17
 2 	Пластичные  (суглинки) 	17—7
 3 	Слабопластичные  (супеси) 	7—U
 4 	Непластичные  (пески) 	О
 При  влажности  почвы  в  диапазоне  между  верхним  и  нижним
пределом  пластичности  почва  максимально  набухает,  комки  поч¬
вы  принимают  и  сохраняют  приданную  им  форму  без  образо¬
вания  трещин,  что  приводит  не  к  крошению  почвенной  массы  на
агрегаты,  а  к  слипанию  и  уплотнению  ее.
 При  влажности,  превышающей  нижний  предел  пластичности,
почва  оказывает  слабое  сопротивление  механическому  воздей¬
ствию.  Поэтому  при  высокой  влажности  почвы  любые  механи¬
ческие  нагрузки  отрицательно  сказываются  на  свойствах  почвы.
Передвижение  транспорта  оставляет  глубокие  колеи,  выпас  ско¬
та  нарушает  естественное  сложение  почвы,  уплотняя  ее,  пере¬
миная  и  уничтожая  структурные  отдельности.  Даже  рекреацион'
ное  воздействие  в  период  вы¬
сокой  влажности  почвы  рез¬
ко  увеличивает  ее  плотность
и  ухудшает  агрегатное  со¬
стояние.
 Механическая  обработка
почвы  (вспашка,  культива¬
ция  и  т.  п.)  при  влажности
свыше  верхнего  -предела
пласт  ичности  недопустима.
 1. 	Определение  верхнего
предела  пластичности  (или
нижнего  предела  текучести)
основано  на  том,  что  при
данной  консистенции  почвы
установленный  на  ее  по¬
верхность  конический  плун¬
жер  с  определенной  массой
погружается  на  определен¬
ную  глубину  под  действием
собственного  веса.
 Для  определения  верх¬
него  предела  пластичности  часто  используют  устройство,  пред¬
ложенное  М.  В.  Васильевым,  так  называемый  балансирный  ко¬
 Рнс,  47  Балансирный  конус  Василь¬
ева  для  измерения  верхнего  предела
пластичности.
 Пояснения  в  тексте.
 157

нус  Васильева  (рис.  47).  Он  представляет  собой  полированный
конус  2  из  нержавеющей  стали,  к  верхней,  широкой  части  кото¬
рого  прикреплено  приспособление  для  строго  вертикального
погружения  в  почву  —  балансир  1  из  двух  металлических  ша¬
ров,  соединенных  стальной  проволокой,  согнутой  полукругом.
Общая  масса  балансирного  конуса  76,0  г.
 Собственно  конус  2  имеет  угол  при  вершине  30°,  длина  его
25  мм,  в  центре  основания  конуса  имеется  ручка  3.  На  расстоя¬
нии  10  мм  от  вершины  конуса  нанесена  круговая  метка.
 Определение  сводится  к  подбору  такой  консистенции  почвы,
чтобы  конус,  свободно  установленный  на  поверхность  почвен¬
ной  пробы,  погрузился  в  нее  за  5  с  на  10  мм.
 Ход  определения.  Анализируемая  почва  смешивается
с  водой  до  состояния  густой  пасты  и  помещается  вровень  с
краями  в  формочку  (небольшой  металлический  стаканчик  или
фарфоровый  тигель  4),  установленную  на  подставку  5.  Конус,
слегка  смазанный  вазелином,  держа  за  ручку,  осторожно  опу¬
скают  на  поверхность  почвы  и  дают  ему  свободно  погружаться
в  почву.  Погружение  конуса  на  глубину  10  мм  (строго  до  рис¬
ки)  за  5  с  указывает,  что  влажность  почвы  соответствует  ниж¬
нему  пределу  текучести  (верхнему  пределу  пластичности).
 Если  конус  погружается  глубже,  значит,  влажность  почвы
слишком  высокая.  Тогда  ее  извлекают  из  формочки  и  слегка
подсушивают,  затем,  вновь  хорошо  перемешав,  делают  пробу
с  конусом.
 Если  конус  погружается  меньше,  чем  на  10  мм,  почвенную
пасту  разбавляют  водой,  также  при  тщательном  перемешива¬
нии.
 Изменяя  соотношение  почва:  вода,  добиваются,  наконец,
такой  консистенции,  чтобы  конус  погружался  строго  до  риски,
и  определяют  влажность  (см.  п.  3.1),  которая  и  соответствует
верхнему  пределу  пластичности.  Повторность  определения  трех¬
кратная.
 Примечание.  Определение  верхней  границы  пластично¬
сти  удобно  проводить  одновременно  с  определением  липкости,
используя  подготовленные  для  этого  пасты  с  различным  соот¬
ношением  почва:  вода.  Конус  в  этом  случае  погружают  в  поч¬
ву,  помещенную  в  формочку  прибора  Охотина.
 2. 	Определение  нижнего  предела  пластичности,  или  грани¬
цы  раскатывания  почвы  в  проволоку  (по  Аттербергу).  Из  поч¬
венной  пасты  скатывают  шарик  диаметром  около  1  см.  Помеща¬
ют  шарик  на  гладкую  твердую  поверхность  (линолеум,  дерево,
стекло)  и  осторожно,  без  нажима  раскатывают  в  шнур  диамет¬
ром  около  3  мм.  Если  шнур  не  распадается,  его  снова  скаты¬
вают  в  шарик  и  раскатывают.  Это  повторяется  до  тех  пор,  пока
почва,  подсохнув  во  время  манипуляций,  не  будет  при  раска¬
тывании  в  шнур  распадаться  на  мелкие  комочки,  теряющие  спо¬
собность  слипаться.  Распавшиеся  комочки  быстро  собирают  в
 158

бюкс  и  определяют  в  них  влажность,  соответствующую  нижне¬
му  пределу  пластичности.  Определения  ведут  с  тройной  по¬
вторностью.
 3. 	Расчет  числа  пластичности.  Из  процентного  содержания
влаги  в  почве,  соответствующего  верхнему  пределу  пластично¬
сти,  вычитают  процент  влажности,  соответствующий  нижнему*
пределу  пластичности.
 6.3.  НАБУХАНИЕ
 Под  набуханием  понимают  увеличение  объема  почвы  в  це¬
лом  или  отдельных  ее  структурных  элементов  при  увлажнении.
Набухание  обусловлено  связыванием  влаги  тонкодисперсной
частью  почвы,  в  особенности  глинистыми  минералами  с  под¬
вижной  кристаллической  решеткой  (типа  монтмориллонита).
Наличие  набухания  и  степень  его  зависят  от  механического  ir
и  минералогического  состава  почвы,  состава  обменных  основа¬
ний,  состава  почвенного  раствора,  а  также  от  исходной  плот¬
ности  и  влажности.
 Количественно  способность  почвы  к  набуханию  может  быть
оценена  несколькими  показателями:
 1) 	размеры  набухания  —  по  объему,  высоте  или  массе;
 2) 	влажность  набухания  —  предел  влажности,  выше  кото¬
рого  поглощение  воды  образцом  прекращается;
 3) 	потенциал  набухания  —  потенциал  воды  в  почве  Wt,  со¬
ответствующий  влажности  набухания;
 4) 	давление  набухания—механическое  давление,  которое-
возникает  в  процессе  связывания  воды,  если  объем  образца
остается  неизменным  (если  рассматриваемое  количество  почвы
находится  в  замкнутом  объеме).
 Для  изучения  процесса  набухания  удобно  пользоваться
серийно  изготовляемыми  промышленностью  приборами  ПНГ
(прибор  для  изучения  набухания  грунта),  в  котором  использо¬
ван  принцип,  предложенный  ранее  М.  В.  Васильевым:  испы¬
туемый  образец  помещают  в  металлическое  кольцо  между  дву¬
мя  перфорироваными  пластинками,  капиллярно  увлажняют
и  величину  набухания,  а  именно  увеличение  высоты  образца
точно  фиксируют  стрелочным  индикатором  —  мессурой.
 Прибор  ПНГ  (рис.  48,  а)  состоит  из  разъемного  латунного*
кольца  U  составленного  из  двух  половинок  —  нижней  и  верх¬
ней,  заточенных  под  углом  60°,  диска  2  с  перфорированным-  (для
поступления  воды  в  образец,  помещенный  в  кольцо)  донцем,
перфорированного  поршня  из  оргстекла  3,  соединительной  ско¬
бы  4,  закрепляемой  винтами  5  на  диске  и  служащей  штативом
для  индикатора-мессуры  6.  В  комплект  входят  также  крышка'
к  кольцу  (на  рисунке  не  показана)  и  ванночка  7  для  увлаж¬
нения  образца  8.
 Порядок  работы  с  монолитами.  В  кольцо  бе-
 159'

рут  пробу  почвы  из  заранее  взятых  в  поле  монолитов.  Для
этого  кольцо  вдавливают  в  предварительно  выровненную  го¬
ризонтальную  поверхность  монолита  до  заполнения  и  извлека-
 Рис.  48.  Измерение  набухания  почвы.
 а  —прибор  ПНГ  (пояснения  в  тексте);  б  —динамика  набухания  образца
 почвы.
 ют  с  некоторым  избытком  почвы  снизу.  Этот  избыток  срезают
острым  ножом.  Осторожно  снимают  верхнюю  половинку  коль¬
ца  и  удаляют  почву,  выступающую  над  верхним  обрезом  ниж¬
ней  половинки  кольца.  В  таком  виде  образец  взвешивают  на
технических  весах  и,  надев  верхнюю  половинку  кольца,  уста¬
навливают  его  в  углубление  диска  2,  покрытое  кружком  филь¬
тровальной  бумаги  9.  На/поверхность  образца  укладывают  вто¬
рой  такой  же  кружок  (оба  должны  точно  вписываться  в  коль¬
цо),  а  поверх  него  накладывают  поршень.  Винтами  закрепля*
ют  скобу,  которая  прижимает  кольцо  к  донцу.  Устанавливают
индикатор  в  верхнее  отверстие  скобы  так,  чтобы  конец  его
ножки  10  коснулся  выступа  поршня.  Слегка  вращая  подвиж¬
ное  кольцо  с  насечкой,  надетое  на  край  циферблата  прибора,
подводят  нулевое  деление  к  стрелке  индикатора,  если  же  при¬
бор  ПНГ  снабжен  мессурой,  у  которой  циферблат  ^не  враща¬
ется,  записывают  исходное  показание  стрелки  с  тем,  чтобы  за¬
тем  вычесть  его.
 ПНГ  в  собранном  виде  помещают  в  ванночку,  в  которую  на¬
ливают  воду  (или,  по  условию  опыта,  раствор,  содержащий  те
или  иные  соли)  так,  чтобы  уровень  жидкости  достиг  нижнего
среза  образца.  Засекают  время,  а  затем  фиксируют  показания
 5
 160

стрелки  мессуры  вначале  через  минуты,  затем  через  часы  и
по  мере  прекращения  набухания  —  через  сутки.
 Набухание  можно  считать  законченным,  если  разница  по¬
казаний  за  сутки  не  превышает  0,01  мм.
 По  окончании  опыта  прибор  разбирают,  нижнюю  часть
кольца  с  образцом  взвешивают,  а  затем  в  фарфоровой  чашечке
помещают  в  термостат,  где  просушивают  при  105°С.  Рассчи¬
тывают  влажность  набухания  по  формуле:
 =  Л,~Рс.-Ю0.
 где  дон  —  влажность  набухания;  Рн  и  Рс  —  масса  полностью
набухшего  и  высушенного  образца  (без  кольца!).
 Линейную  величину  набухания  рассчитывают  по  формуле:
 = 	•  100  =  -^.  100  =  я-10,
 где  Rh  —  степень  набухания  образца  по  высоте;  Ан  —  высота
набухшего  образца,  мм;  А0  —  исходная  высота,  (10  мм);  п  —
максимальное  показание  индикатора-мессуры,  мм.
 Динамику  набухания  изображают  графически,  откладывая
по  горизонтальной  оси  время,  а  по  вертикальной  —  изменение
высоты  образца,  т.  е.  показание  индикатора.  Как  правило,  эта
кривая  имеет  такую  форму,  как  показано  на  рис.  48,  б.  Более
сложная  форма  кривой  свидетельствует  об  изменениях,  про¬
исходящих  в  образце  при  его  длительном  капиллярном  насыще¬
нии:  растворении  солей,  размокании  агрегатов  и  т.  п.
 Порядок  работы  с  насыпными  образцами.
На  диск-подставку  укладывают  бумажный  фильтр,  вырезан¬
ный  по  размеру  цилиндра,  и  смачивают  его.  Устанавливают
на  подставку  собранный  цилиндр  и  помещают  в  него  навеску
почвы,  пропущенной  через  сито  1  мм.  Величину  навески  нахо¬
дят,  умножая  объем  цилиййра  диаметром  56  мм  и  высотой
10  мм  (24,6  см3)  на  плотность  сложения  почвы  р1.  Почву  в  ци¬
линдре  уплотняют,  постукивая  до  тех  пор,  пока  вся  навеска  не
окажется  в  нижней  половине  цилиндра,  т.  е.  высота  образца
не  станет  равной  10  мм.  Цилиндр  при  этом  придерживают  ру¬
кой.  Сверху  укладывают  еще  один  листок  фильтровальной  бу¬
маги,  а  на  нее  —  поршень  и  прижимают  его  к  почве.  Затем  уста¬
навливают  скобу  и  в  ее  отверстие  опускают  подвижной  штифт
мессуры.  Мессуру  закрепляют  на  такой  высоте,  чтобы  стрелка
установилась  на  0.  Весь  прибор  помещают  в  ванночку,  на  дно
которой  налита  вода  слоем  0,5  см.  По  мере  увлажнения  и  на¬
бухания  образца  записывают  показания  мессуры  (черные  циф¬
ры).  Большая  стрелка  указывает  десятые  и  сотые  доли,  ма¬
лая  —  целые  миллиметры.
 1  Для  безгумусных  горизонтов  суглинистых  и  глинистых  почв  навеска
должна  составлять  35—37  г.
 |1  Заказ  №  330
 161

При  работе  с  насыпными  образцами  возможен  случай,  ког¬
да  сухой  растертый  образец  занимает  больший  объем,  чем
увлажненный,  и  при  набивке  не  умещается  до  высоты  в  10  мм.
В  этих  случаях  поступают  следующим  образом.  Сухой  образец
уплотняют  насколько  возможно  постукиванием  и  надавливани¬
ем  на  поршень.  Остро  отточенным  простым  карандашом  отме¬
чают  на  внутренней  стенке  цилиндра  положение  верхнего  края
поршня  и  закрепляют  над  образцом  мессуру.  Затем  ставят
прибор  с  образцом  на  капиллярное  насыщение.  Через  10—
15  мин,  надавливая  на  головку  поршня,  производят  дополни¬
тельное  уплотнение  увлажнившегося  образца;  такое  уплотнение
повторяют  2—3  раза  через  5—10  мин,  каждый  раз  опуская  нож¬
ку  мессуры  до  соприкосновения  с  головкой  поршня  (на  шкале
по-прежнему  сохраняют  нулевое  показание).  Таким  образом,  ну¬
левое  показание  мессуры  будет  соответствовать  минимальной
высоте  образца.
 Затем,  по  мере  поглощения  образцом  воды,  поршень,  а  вме¬
сте  с  ним  и  штифт  мессуры  начнет  подниматься,  и  это  подня¬
тие  вызывает  неуклонное  движение  стрелки.  В  процессе  подъ¬
ема  верхний  край  крышки  проходит  нанесенную  карандашом
черту,  и  в  этот  момент  необходимо  также  заметить  положение
стрелки.
 Пр  им  ер  записи.  Название  почвы:  дерново-подзолистая
суглинистая,  образец  насыпной;  Гор.  В),  45—56  см;  р  по  дан¬
ным  полевого  определения=  1,54  г/см3.
 Навеска  почвы  24,6X1,54  =  38  г.
 Время
 Показ  11ия  мессуры
 Время
 Показания  мессуры
 0'
 0,00
 60'
 0,46
 10'  ’
 0,00
 120'
 1,06
 15'
 0,00
 180'
 1,35
 18'
 0.04
 6  ч
 1,74
 25'
 0.11
 24  ч
 2,15
 40'
 0,21
 48  ч
 2,15
 Примечания:  1.  Исходная  высота  образца  А„>  10  мм  (проведена  черта).
Образец  уплотняли  в  процессе  увлажнения.  Поршень  опустился  ниже  черты.  2.  Пор¬
шень  вернулся  на  черту  на  180-й  минуте.  А  заданное  (А«>=1<>.0  мм;  А  исходное  (А0')-*11,35мм;
Л  полного  набухания  ,Лн)-12,15мм  Яд 	А0)-Ю—21,5*:  #//  =  (лн“V|-10---8,0в*.  -
 Линейное  набухание  составляет  21.5%  от  минимальной  (эаданной)  высоты  образца
при  объемной  плотности,  равной  естественной,  и  8%  от  исходной  высоты  сухого  насып¬
ного  образца  (с  плотностью  меньшей,  чем  естественная).
 6.4. 	УСАДКА
 Усадка  почвы  представляет  собой  изменение  объема  почвы
при  высыхании.  Величина  усадки  определяется  теми  же  фак¬
торами,  что  и  набухание  почвы.  При  естественном  залегании
почвы  усадка  проявляется  в  образовании  трещин,  крошении
 162

почвенной  массы  на  крупные  блоки  или  более  мелкие  структур¬
ные  отдельности.
 Влажность,  при  которой  дальнейшая  потеря  воды  образцом
не  вызывает  уменьшения  его  размеров,  носит  название  преде¬
ла  усадки.  Этот  предел  соответствует  переходу  от  вязко-пла¬
стичной  консистенции  к  полутвердой.  Определение  предела
усадки  почвы  важно  для  установления  предела  влажности
почвы,  благоприятной  для  ее  механической  обработки.  Усадку
оценивают  по  изменению  линейных  и  объемных  показателей,
а  также  по  влажности  предела  усадки.
 Ход  определения.  Около  100  г  воздушно-сухой  почвы,
пропущенной  через  сито  в  1  мм,  перемешивают  в  чашке  с  та¬
ким  количеством  воды,  чтобы  получить  консистенцию,  соответ¬
ствующую  верхней  границе  пластичности  (см.  п.  6.2),  и  выдер¬
живают  в  течение  суток  в  эксикаторе,  на  дно  которого  налита
вода.  Крышку*эксикатора  нужно  чуть  сдвинуть,  чтобы  образо¬
валась  щель  2—5  мм  (если  эксикатор  имеет  кран,  достаточно
открыть  его).  При  этом  происходит  равномерное  распределение
влаги  в  образце  п  полное  набухание.
 Затем  образец  извлекают  из  эксикатора  п  повторно  прове¬
ряют  соответствие  консистенции  верхнему  пределу  пластично¬
сти.  Для  этого  прямо  в  чашку  погружают  конус  Васильева.
Если  консистенция  подобрана  правильно,  приступают  к  опреде¬
лению  усадки.
 Влажную  почву  набивают  в  прямоугольные  формочки1  из
металла  или  пластмассы  размером  5x3x2  см,  стенки  которых
изнутри  слегка  смазаны  вазелином.  Повторность  определения
трехкратная.  Поверхность  почвы  тщательно  выравнивают  чуть
увлажненным  шпателем,  а  затем  острием  проводят  на  ней  не¬
глубокие  бороздки  по  диагоналям  формочек.  Затем  почву  остав¬
ляют  подсыхать  на  воздухе.  По  мере  подсыхания  почвенный
образец  уменьшается  в  объеме  и  отстает  от  стенок.  Затвердев¬
шую  почву  осторожно  вынимают  из  формочки.  Для  этого  ее
накрывают  стеклом  и,  прижимая  к  нему  формочку,  перево¬
рачивают  дном  кверху.  Почва  при  этом  остается  на  стекле.
Если  к  образцу  пристал  вазелин,  его  осторожно  удаляют  филь¬
тровальной  бумагой.  Затем  образец  перекладывают  уже  на
другую  пластинку,  чтобы  бороздки  оказались  сверху,  и  высу¬
шивают  в  термостате  при  105°С.
 Измеряют  диагонали  формочки  (или  диаметр  крышки  бкж-
са)  и  длину  бороздок  на  поверхности  сухого  образца.
 Линейную  усадку  рассчитывают  по  формуле:
 /'  =  2/'~2л~/,-1°0,
 где  /у  —  линейная  усадка,  %;  U—диагональ  обоймы,  или
 1  Можно  использовать  и  крышки  алюминиевых  бюксов  диаметром  око¬
ло  5  см.
 11*
 163

длина  бороздок  на  влажном  образце;  /2  и  /3—  диагонали  высу¬
шенного  при  105°С  образца.
 Для  определения  •  объемной  усадки  определяют  объем  об¬
разца  гидростатическим  взвешиванием  (см.  п.  2.2.2)  или  (ориен¬
тировочно)  рассчитывают,  измерив  длину  граней  сухого  образ¬
ца.  Объемную  усадку  находят  по  формуле:
 где  Vy  —  объемная  усадка,  %;  V\—объем  влажного  образца
(объем  формочки);  К2  —  объем  сухого  образца.
 Влажность,  соответствующую  пределу  усадки,  рассчитывают
по  формуле:
 wy  =  wx
 100  (Vt  -  V2)
P
 где  wy  —  влажность  усадки;  w\  —  исходная  влажность  (верхний
предел  текучести);  Р  —  масса  сухой  почвы.
 6.5. 	ТВЕРДОСТЬ
 Твердость  почвы  (не  путать  с  плотностью!)  —свойство  поч-
Ьы  сопротивляться  сдавливанию  и  расклиниванию.  Количест¬
венно  может  быть  измерена  величиной  усилия,  которое  необ¬
ходимо  для  введения  в  почву  плунжера  (клина  или  стержня).
 Твердость  почвы  имеет  важное  экологическое  значение  (про¬
никновение  корней  растений,  роющая  деятельность  почвенной
фауны  в  твердой  почве  затруднены)  и  играет  большую  роль
при  механической  обработке  почвы.  Чем  выше  твердость  поч¬
вы,  тем  большее  сопротивление  оказывает  она  рабочим  орга¬
нам  почвообрабатывающих  машин  (сопротивление  расклини¬
ванию),  но  тем  меньшие  требуются  тяговые  усилия  при  пере¬
катывании  механизмов  по  поверхности,  так  как  возрастает  со¬
противление  сдавливанию.
 Твердость  почвы  зависит  от  ее  механического  состава  и
агрегатного  состояния,  от  плотности  сложения  и  влажности,  а
также  от  наличия  включений—обломков  увердых  горных  по¬
род.  При  влажности  выше  границы  раскатывания  в  шнур  со¬
противление  почвы  сдавливанию  и  расклиниванию  мало,  основ¬
ные  энергетические  затраты  при  обработке  таких  почв  обус¬
ловлены  прилипанием.
 Для  измерения  Твердости  почвы  существуют  приборы  —
твердомеры  (пенетрометры)  разных  конструкций,  непременны¬
ми  составными  частями  которых  являются  пружины  с  извест¬
ным  усилием  сжатия,  плунжеры  и  шкала,  измеряющая  глу¬
бину  погружения  плунжера.
 1.  Твердомер  Н,  А.  Каминского  (рис.  49)  имеет  массивный
стальной  корпус  цилиндрической  формы  /,  внутри  которого
 164

помещаются  одна  из  прилагаемого  к  прибору  комплекта  пру¬
жин  (9  шт.)  с  усилием  сжатия  от  0,6  до  18  кг  и  свободно
скользящий  поршень,  на  го¬
ловку  которого  опирается  ниж*
ний  конец  пружины.’На  ниж¬
ний  конец  поршня  навинчива¬
ется  плунжер  2,  сечением
0,2  см2,  цилиндрический  или
конический,  в  зависимости  от
цели  работы.
 На  корпусе  твердомера  на¬
несена  шкала  3  длиной  60  мм,
что  соответствует  полному  хо¬
ду  плунжера,  с  миллиметровы¬
ми  делениями.  Снаружи  по
корпусу  твердомера  скользит
подвижное  кольцо  —  указа  -'
тель  4,  с  помощью  которого  и
производят  отсчет  по  шкале.
 В  этом  кольце  имеются  проре¬
зи,  которыми  оно  ложится  на
специальные  винты,  закреп¬
ленные  в  верхней  части  порш¬
ня  и  выступающие  из  корпуса
через  продольные  щелевидные
прорези.  В  крайнем  верхнем
положении  поршень  может
быть  закреплен  специальной
защелкой  5.  Это  положение
поршня  —  при  максимально
сжатой  пружине  и  «утоплен¬
ном»  в  корпус  плунжере  —
устанавливают  перед  началом,,
работы.
 К  прибору  прилагается  та-
рировочная  таблица,  позволя¬
ющая  найти  значение  твердости  почвы  в  килограммах  на  1  см2
при  любой  глубине  погружения  плунжера  от  0  до  60  мм  и  для
разных  пружин.  Прибор  предназначен  для  полевых  измерений.
 Ход  определения.  Вставляют  в  корпус  твердомера
одну  из  пружин  и  записывают  в  рабочем  журнале  ее  номер.
Ввинчивают  в  торец  поршня  нужный  плунжер  —  конический
для  измерения  сопротивления  расклиниванию  или  цилиндриче¬
ский,  измеряющий  сопротивление  сдавливанию;  для  смены
плунжеров  используют  специальный  ключ.
 Упирая  плунжер  в  твердую  поверхность  (деревянная  доска,
лезвие  ножа  и  т.  п.),  надавливают  на  головку  корпуса,  чтобы
поршень,  сдавив  пружину,  закрепился  защелкой.  При  этом  слы-
 165
 Рис.  49.
 Твердомер  конструкции
Качинского.
Пояснения  в  тексте.
 Н.  А.

1иен  легкий  щелчок.  Теперь  плунжер  находится  внутри  кор¬
пуса.
 Подготовленный  таким  образом  прибор  прижимают  основа¬
нием  к  свежеочищенной  вертикальной  стенке  почвенного  разре¬
за  (сам  прибор  находится  при  этом  в  горизонтальном  положе¬
нии)1  и,  придерживая  одной  рукой  головку  твердомера,  другой
рукой  нажимают  на  кнопку,  освобождая  пружину.  При  разжа¬
тии  пружины  плунжер  входит  в  почву.
 Выжидают  около  30  с,  а  затем,  не  отпуская  головку  твердо¬
мера,  продвигают  кольцо  до  упора  к  началу  шкалы  так,  чтобы
 прорези  кольца  легли  на
винты,  выступающие  из  кор¬
пуса.  После  этого  поднима¬
ют  твердомер,  придерживая
кольцо,  и  записывают  пока¬
зание  на  шкале.  Для  каждо¬
го  горизонта  эту  процедуру
повторяют  не  менее  10  раз.
 Результаты  записывают
в  журнал.  Кроме  данных,
относящихся  к  самому  из¬
мерению  твердости,  в  жур¬
нале  должно  быть  приведе¬
но  морфологическое  описа¬
ние  профиля  почвы  и  остав¬
лено  место  для  записи  вели¬
чин  влажности  и  объемной
плотности  почвы,  для  опре¬
деления  которых  нужно
взять  образцы  одновремен¬
но  с  измерением  твердости.
 Измерение  твердости  с
помощью  прибора  Качин-
ского  можно  проводить  и  в
лаборатории  на  монолитах
почв.  В  этом  случае  можно
варьировать  влажность  поч¬
вы,  увлажняя  ее  капилляр¬
но  и  постепенно  подсушивая
на  воздухе,  что  позволит
проследить  за  влиянием
влажности  на  твердость.
 2.  Микропенетрометр  МВ-2  Всесоюзного  НИИ  гидрогеологии
и  инженерной  геологии  предназначен  для  полевого  и  лабора¬
 1  Можно  работать  и  держа  твердомер  вертикально,  т.  е.  вводить  плун¬
жер  в  горизонтальную  площадку.  Тогда  нужно  вводить  поправку  на  вес
прибора.
 Рис.  50.  Микропенетрометр  МВ-2.
Пояснения  в  тексте.
 166

торного  измерения  сопротивления  расклиниванию  песчаных  и
глинистых  пород  и  почв  (рис.  50).
 Прибор  собран  в  корпусе  из  дюралюминиевой  трубки  /,  на
одном  конце  которого  закреплен  опорный  диск  2  из  пластмас¬
сы  с  отверстием  ^я  плунжера  3,  на  другом  —  пластмассовая
же  ручка  4.  Прибор  снабжен  двумя  сменными  коническими
плунжерами  из  нержавеющей  стали  с  углами  при  вершине  30
и  17°.  Плунжер  шпилькой  6  жестко  соединен  со  штоком,  на
который  надета  пружина  7,  обеспечивающая  необходимое  для
пенетрацни  усилие.
 Отсчет  глубины  погружения  плунжера  проводят  по  милли¬
метровой  шкале,  нанесенной  на  корпусе,  с  помощью  цилиндри¬
ческого  ползунка  5  из  плексигласа  с  круговой  черной  риской.
В  начальном  положении  риска  совпадает  с  нулевым  делением
шкалы.  Максимальный  ход  плунжера  26  мм.  При  погружении
конуса  в  испытуемый  образец  шпилька  своим  концом,  выступа¬
ющим  через  продольную  прорезь  в  корпусе,  смещает  ползунок
на  соответствующее  расстояние.  Усилие  пружины  может  регу¬
лироваться  вращением  специальной  гайки  8.
 Ход  определения.  К  выровненной  поверхности  поч¬
вы  прижимают  опорный  диск  пенетрометра.  Под  действием
усилия  пружины  конус  вдавливается  в  почву  до  установления
равновесия  между  внешней  нагрузкой  и  силами  реактивного
-сопротивления  почвы  по  боковой  поверхности  конуса.  Риска  на
ползунке  устанавливается  против  соответствующего  деления
шкалы.  Поднимают  прибор,  придерживая  рукой  ползунок,  и
записывают  показание  по  шкале.  Повторность  измерений
десятикратная.
 Для  расчета  сопротивления  пенетрации  /?0,  кг/см2,  исполь¬
зуют  формулу:
 где  а  —  константа  конуса,  равная  1,11  для  конуса  с  углом
при  вершине  30°  и  2,00  —  для  конуса  с  углом  17°;  Kh  —  посто¬
янная  пружины,  характеризующая  изменение  нагрузки  на  ко¬
нус  при  растяжении  пружины  на  высоту  Я;  измеряется  при
тарировке  пружины.  Рм  —  максимальная  нагрузка  на  конус
при*наибольшем  растяжении  пружины;  h  —  глубина  погруже¬
ния  конуса,  см.
 Для  сравнительной  характеристики  разных  объектов  (на¬
пример,  горизонтов  одного  почвенного  профиля)  можно  поль¬
зоваться  упрощенной  формулой:
 о 	2/о 	200  п
 /?0  —  —  кг/см-  ~  —мПа.  .
 167

Глава  7
 ТЕМПЕРАТУРА  ПОЧВЫ
 Температура  почвы  представляет  собой  результирующий
показатель  процессов  теплообмена  в  системе  приземный  слой
воздуха  —  почва  —  грунт  и  в  то  же  время  фактор,  влияющий  на
эти  процессы.
 Температура  почвы  является  важнейшим  экологическим  фаю
«тором,  определяющим  жизненные  условия  для  высших  растений
(в  том  числе  сельскохозяйственных  культур),  почвенной  микро¬
флоры  и  фауны.  Тем  самым  температура  косвенно,  —  через  со¬
став,  продуктивность  и  жизненные  ритмы  биоценозов  —  оказы¬
вает  мощное  влияние  на  почвообразовательный  процесс.
 Кроме  того,  температура  почвы  оказывает  огромное  и  раз¬
нообразное  непосредственное  влияние  на  почвообразование.
Достаточно  напомнить,  что  функцией  от  температуры  являют¬
ся  скорость  химических  реакций,  физические  свойства  вещест¬
ва,  слагающего  почву  (вязкость  и  поверхностное  натяжение
почвенного  раствора,  электропроводность  и  др.),  а  также  ис¬
парение,  диффузия  и  многие  другие  элементарные  почвенные
процессы.
 Существенное  значение  имеет  не  только  абсолютная  темпе¬
ратура,  которая  определяет  помимо  перечисленных  парамет¬
ров  и  фазовое  состояние  воды,  но  и  распределение  температуры
почвы  во  времени  и  пространстве.
 Контрасты  температуры  во  времени  (суточные  и  сезонные
амплитуды  температур)  являются  жестким  «экологическим
фильтром»,  ограничивающим  состав  и  активность  почвенной
биоты.  Кроме  того,  колебания  температур  и  связанные  с  ними
объемные  изменения  жидкой  и  газообразной  фазы  являются
важным  фактором  воздухообмена  между  почвенным  н  атмос¬
ферным  воздухом.
 Перепады  температур  по  профилю  почвы  (градиенты  темпе¬
ратур)  (рис.  51)  имеют  большое  значение  для  влагопереноса
 168

в  почве,  поскольку  парообразная  и  жидкая  влага  передвигают¬
ся  от  более  нагретых  участков  к  более  холодным:  распределе¬
ние  температур  по  типу  1  способствует  восходящему  передви¬
жению  влаги,  по  типу  2  —  нисходящему.
 Измерение  температуры  почвы  в  су¬
точной  и  сезонной  динамике  позволяет
найти  ряд  важных  показателей  для-оцен¬
ки  почвенных  условий  и  процессов:  сред¬
ние  температуры  (за  сутки,  месяц,  веге¬
тационный  период,  год,  многолетний  пе¬
риод)  различных  горизонтов  почвы;  про¬
должительность  периодов  с  температура¬
ми  выше  или  ниже  критических  значе¬
ний;  выше  0°,  выше  +5°  («вегетационный
период»),  выше  +10°  («период  активных
температур»);  суммы  температур  за  год,
вегетационный  период  и  т.  п„  в  том  чис-  „ия  температуры  по  про-
ле  суммы  температур  выше  +5  ,  выше  фИЛю  почвы  зимой  (/)
+  10°  и  т.  д.;  амплитуды  температур  су-  и  летом  (2).
точные,  сезонные;  периоды  существова¬
ния  температурных  градиентов,  обусловливающих  восходящее
и  нисходящее  движение  влаги,  и  др.
 Измерение  температуры  почвы  проводят  жидкостными  тер¬
мометрами  и  разного  рода  электротермометрами.
 7.1.  ЖИДКОСТНЫЕ  ТЕРМОМЕТРЫ
 Жидкостные  термометры  —  приборы,  принцип  действия  ко¬
торых  основан  на  зависимости  объема  жидкости  от  ее  темпе¬
ратуры.  Жидкость  в  термометрах  находится  в  закрытом  стек¬
лянном  резервуаре,  к  которому  примыкает  капиллярная  трубка
малого  сечения.  Положение  жидкости  в  капилляре  учитывают
по  шкале,  откалиброванной  в  градусах  температуры.  Градуи¬
ровку  жидкостных  термометров  проводят  в  заводских  услови¬
ях  по  эталонным  газовым  термометрам  или  с  использованием
веществ,  фазовые  переходы  которых  (кристаллизация,  кипе¬
ние)  совершаются  при  определенных  температурах,  лежащих
в  диапазоне  работы  данного  термометра.  Каждый  термометр
выпускают  с  приложением  ведомости  поправок.  Поправки  в
разных  интервалах  температур  имеют  разные  величины,  а
иногда  —  разный  знак.  Периодически,  раз  в  1—2  года  термо¬
метры  выверяют  по  контрольным,  прошедшим  государственный
метрологический  контроль.
 Достоинства  жидкостных  термометров  —  простота  и  ста¬
бильность  работы,  сопоставимость  полученных  данных  с  об¬
ширными  материалами  гидрометеослужбы.  Недостатки  их  —  не¬
возможность  дистанционных  наблюдений  (обязательность  на¬
 169

хождения  наблюдателя  в  точке,  где  производится  измерение
и  соответственно  —  влияние  наблюдателя  на  температуру
изучаемого  объекта)  и  хрупкость.
 Применяемые  в  почвоведении  жидкостные  термометры
(спиртовые  и  ртутные)  по  характеру  работы  делятся  на  мини¬
мальные,  максимальные  и  срочные.1
 Такие  термометры  фиксируют  самую  низкую  температуру
за  интервал  времени  между  двумя  наблюдениями.  Это  спир¬
товые  термометры,  в  капилляре  которых  находится  тонкий
стеклянный  штифт-ползунок  (рис.  52,  /)  длиной  около  1  см.
 Если  поворачивать  термометр  в  руках,  штифт  под  действием
тяжести  перемещается  в  жидкости,  но  лишь  до  тех  пор,  пока
его  конец  не  достигнет  мениска  2,  ограничивающего  столбик
спирта  в  капилляре.  Поверхностное  натяжение  не  дает  пол¬
зунку  выйти  в  незаполненную  жидкостью  часть  капилляра.  На
этом  принципе  и  основана  работа  термометра.
 Термометр  укладывают  горизонтально.  При  охлаждении
среды,  в  которую  он  помещен,  спирт,  тоже  охлаждаясь,  сжи¬
мается,  и  мениск  движется  по  капилляру  в  сторону  резервуара,
увлекая  за  собой  ползунок.  До  тех  пор,  пока  температура  не
начнет  повышаться,  конец  ползунка  будет  совмещен  с  мени¬
ском  2.  При  нагревании  спирт,  расширяясь,  устремляется  по
капилляру  в  противоположную  от  резервуара  сторону  и  ме¬
ниск  занимает  новое  положение  3,  отделяясь  от  ползунка,  ко¬
торый  остается  на  месте.  Положение  дальнего,  внешнего  по
отношению  к  резервуару  конца  ползунка  соответствует  самой
 1  Кроме  перечисленных  в  почвоведении  иногда  применяют  метастатиче¬
ские  (от  лат.  metastasis  —  перемещение)  термометры,  у  которых  нуль  шкалы
может  быть  установлен  произвольно  путем  перемещения  части  ртути  из
основного  резервуара  в  дополнительный  (см.  гл.  5).
 7.1.1.  МИНИМАЛЬНЫЕ  ТЕРМОМЕТРЫ
 Рис.  52.  Минимальный  и  максимальный  термометры.
Поясневвя  в  тексте.
 170

низкой  температуре  за  время,  прошедшее  с  момента  установки
термометра.  Снимая  показание  по  шкале  5,  раздельно  записы¬
вают  положение  ползунка  (дальний  от  резервуара  конец!)  и
мениска.  Затем  термометр  «заряжают»  для  следующего  изме¬
рения:  снимают  его  с  места,  поворачивают  резервуаром  вверх
и  ждут,  пока  ползунок  под  действием  силы  тяжести  не  опустит¬
ся  н  не  «упрется»  в  мениск.  Затем  термометр  вновь  уклады¬
вают  горизонтально,  и  он  готов  к  работе.
 Цена  деления  минимальных  термометров  0,5°  (на  рис.  52
деления  не  показаны,  так  как  пластина,  на  которой  нанесена
шкала,  видна  сбоку).  Выпускают  минимальные  термометры  с
разным,  рабочим  диапазоном  в  зависимости  от  амплитуды  тем¬
ператур.  При  выборе  типа  термометра  для  того  или  иного
района  наблюдений  нужно  предположительно  знать,  какова  в
этом  районе  абсолютная  минимальная  температура  (иначе
шкалы  может  не  хватить)  и  максимальная  температура  (если
ее  недооценить,  то  летом,  в  жаркое  время  суток,  термометр  мо¬
жет  выйти  из  строя).  Транспортировать  минимальные  термо¬
метры  нужно  или  в  горизонтальном  положении,  или  шариком
вверх.  При  переносе  же  их  вертикально  шариком  вниз  штифт
может  заклиниться  в  изгибе  капилляра  4  у  выхода  его  из  ре¬
зервуара.
 Минимальные  термометры  широко  применяют  для  измере¬
ния  температуры  воздуха  и  поверхности1  почвы.  Для  измере¬
ния  температуры  более  глубоких  слоев  почвы  они  непригодны.
 7.1.2. 	МАКСИМАЛЬНЫЕ  ТЕРМОМЕТРЫ
 Максимальный  термометр  фиксирует  самую  высокую  тем¬
пературу  за  период  от  встряхивания  термометра  до  момента
наблюдения.  Это  ртутный  термометр,  в  резервуар  которого
(изображенный  на  рис.  52,  б,  без  ртути)  впаян  тонкий  стеклян¬
ный  волосок  б,  сужающий  просвет  капилляра.  При  нагрева¬
нии  давление  ртути  повышается  и  выталкивает  ее  в  капилляр.
При  охлаждении  давление  ртути  в  капилляре  оказывается
недостаточным,  чтобы  протолкнуть  ее  в  обратном  направлении,
столбик  жидкости  в  месте  сужения  разрывается,  и  ртуть  оста¬
ется  в  капилляре  до  тех  пор,  пока  термометр  резко  не  встрях¬
нут.  Конец  столбика  ртути  до  встряхивания  укажет  самую  вы¬
сокую  температуру  за  время  между  двумя  наблюдениями.
Правда,  при  охлаждении  изолированного  стол'бика  ртути,  на¬
ходящегося  в  капилляре,  его  собственная  длина  несколько
уменьшается  (это  легко  заметить  на  примере  медицинского  t
термометра),  и  показание  термометра  окажется  немного  зани¬
женным  (на  0,1—0,2°С).  Но  поскольку  перепады  температуры
 1  Все  жидкостные  термометры  (минимальные,  максимальные,  срочные)
при  укладывании  на  поверхность  почвы  слегка  вдавливают  в  нее,  чтобы
между  почвой  и  резервуаром  термометра  не  было  зазора  (см.  рнс.  52,  а).
 171

воздуха  и  поверхности  почвы  составляют  в  течение  суток  не¬
сколько  градусов,  а  то  и  десятки  градусов,  этой  ошибкой  мож¬
но  пренебречь.
 Для  подготовки  к  измерению  максимальные  термометры
встряхивают  до  тех  пор,  пока  они  не  будут  показывать  при¬
близительно  ту  же  температуру,  что  и  находящиеся  в  тех  же
условиях  срочные  термометры  (эти  показания  записывают),  и
укладывают  горизонтально.  По  истечении  заданного  проме¬
жутка  времени  показания  максимальных  термометров  вновь
записывают,  встряхивают  их  и  записывают  температуру  после
встряхивания,  а  также  температуру  срочного  термометра.
 Цена  деления  максимальных  термометров  0,5°С.  Максималь¬
ные  термометры,  как  и  минимальные,  применяют  для  измере¬
ния  температуры  поверхности  почвы,  они  непригодны  для  из¬
мерения  температуры  почвы  на  глубине.
 7.1.3. 	СРОЧНЫЕ  ТЕРМОМЕТРЫ
 Это  обыкновенные  жидкостные  термометры,  состоящие  из
резервуара,  к  которому  присоединена  стеклянная  трубка  —  ка¬
пилляр.  Уровень  жидкости  в  капилляре  соответствует  темпера¬
туре  среды,  в  которую  помещен  резервуар  термометра,  в  мо¬
мент  (в  срок)  измерения.  При  понижении  или  повышении  тем-,
пературы  среды  столбик  тотчас  же  смещается  вниз  или  вверх.
Поэтому  отсчитывать  показание  срочного  термометра  надо,  не
нарушая  его  контакта  со  средой  —  не  сдвигать  с  места,  не  ка¬
саться  резервуара.  Исключение  составляют  особые  типы  сроч¬
ных  термометров,  защищенных  специальными  оправами,  о  них
речь  пойдет  ниже.
 Срочные  термометры,  используемые  для  измерения  темпе¬
ратуры  воздуха  и  почвы,  имеют  цену  деления  1,0; 	0,5  или
 0,2°С.  Термометры  с  ценой  деления  0,2°  часто  называют  пси¬
хрометрическими,  так  как  они  благодаря  высокой  чувстви¬
тельности  могут  использоваться  для  измерения  влажности  воз¬
духа  (по  разнице  показаний  сухого  и  смоченного  термометров).
 Срочными  термометрами  измеряют  температуру  почвы  как
на  ее  поверхности  (для  этого  пригодны  термометры,  применяе¬
мые  в  метеорологии),  так  и  на  глубине.  Для  этого  изготовля¬
ются  специальные  почвенные  срочные  термометры.
 Наиболее  распространены  из  них  коленчатые  термометры
Савинова,  термометры-щупы  и  вытяжные  глубинные  термо¬
метры.
 1. 	Коленчатые  термометры  Савинова  применяют  для  изме¬
рения  температуры  почвы  с  нарушенным  сложением  (для  их
установки  выкапывают  траншейку)  и,  как  правило,  без  расти¬
тельного  покрова,  на  глубинах  5,  10,  15  и  20  см.  Это  ртутные
термометры  с  ценой  деления  0,5  °С.  Они  отличаются  от  других
срочных  термометров,  во-первых,  более  длинным  ство¬
 172

лом;  во-вторых,  тем,  что  часть  ствола,  находящаяся  ниже
уровня  почвы,  заполнена  теплоизолирующим  материалом  (ва¬
той  или  тонким  песком),  назначение  которого  —  устранить  кон¬
вективный  теплоперенос,  и,  в-третьих,  изогнутой  формой  ство¬
ла  (рис.  53,  а),  позволяющей  располагать  выступающую  часть
 Рис.  53.  Коленчатые  термометры  Савинова.
 Пояснения  в  тексте.
 термометра  со  шкалой  наклонно,  что  облегчает'  снятие  пока¬
заний.
 Для  установки  термометров  Савинова  выкапывают  неболь¬
шую  (40X20X20  см)  канавку  в  направлении  восток-запад,  од¬
на  из  длинных  стенок  которой  (южная)  отвесная,  а  другая,
обращенная  к  северу,  наклонена  под  углом  135°  к  поверхно¬
сти.  В  вертикальной  стенке  твердым  стержнем  (палочкой,  ка¬
рандашом),  имеющим  такой  же  диаметр,  как  и  резервуар  термо¬
метров,  проделывают  на  глубинах  5,  10,  15  и  20  см  и  на  рас¬
стояниях  10  см  друг  от  друга  горизонтальные  отверстия,  куда
вставляют  все  4  термометра,  входящие  в  комплект.  Затем  всю
почву,  вынутую  из  канавки,  быстро  и  аккуратно,  сохраняя  ис¬
ходную  последовательность  слоев,  помещают  на  место  и  уплот¬
няют,  придерживая  стволы  термометров  и  следя,  чтобы  они
были  параллельны  друг  другу  и  наклонены  под  45°  (рис.  53,6).
Для  устойчивости  под  стволы  термометров  можно  установить
подставки  из  скрещенных  тонких  палочек.  Когда  нарушенное
 173

тепловое  состояние  почвы  восстановится  (на  это  уходит  1—Зч),
можно  начинать  наблюдения  за  температурой.
 На  метеоплощадках  коленчатые  термометры  устанавлива¬
ют  на  участке  почвы,  поддерживаемом  в  состоянии  пара.  По*
верхность  ее  регулярно  очищают  от  всходов  растений  и  рых¬
лят  граблями.  Рыхление  нужно  повторять  по  мере  уплотнения
почвы  и  после  каждого  дождя.  Для  удобства  подхода  к  термо¬
метрам  изготовляют  легкий  настил  из  реек,  который  в  проме¬
жутках  между  наблюдениями  снимают.  Термометры  Савинова
используют,  как  правило,  только  в  вегетационный  период  С
наступлением  отрицательных  температур  их  извлекают  из  поч¬
вы,  так  как  стеклянные  термометры,  ничем  не  защищенные,
могут  быть  раздавлены  льдом,  образующимся  в  почве  или  на
поверхности.
 2. 	Вытяжные  почвенные  термометры  (ТПВ)  (рис.  34)  пред¬
назначены  для  многолетнего  изучения  динамики  температуры
под  естественной  растительностью  на  глубине  от  20  см  до  не¬
скольких  метров.  ТПВ  выпускаются  комплектами,  предусмат¬
ривающими  измерения  на  глубинах  20,  40,  80,  160,  320  и  иног¬
да  640  см.  Кроме  самих  термометров  1  в  комплект  входят  за¬
щитные  оправы  2  для  каждого  термометра,  обсадные  трубы  5.
устанавливаемые  в  почву  на  заданные  глубины,  штанги  6  для
погружения  и  извлечения  термометров  из  труб,  и  еще  ряд  пред¬
метов,  необходимых  для  установки  термометров,  вплоть  до  ба¬
ночки  с  суриком,  которым  промазывают  резьбу  на  отрезках
труб  перед  их  соединением,  войлочных  прокладок  7,  уменьша¬
ющих  зазор  между  штангами  и  внутренними  стенками  труб,
и  т.  п.
 Термометры  в  комплектах  ТПВ  имеют  шкалу  с  делениями
в  0,2  °С.  Такая  подробная  шкала  нужна  потому,  что  измене¬
ния  температуры  в  глубоких  слоях  невелики,  происходят  мед¬
ленно,  и  более  грубые  термометры  могут  их  не  уловить.  За¬
щитная  оправа  2  термометров  представляет  собой  узкий  пласт¬
массовый  цилиндр  с  прорезью  для  шкалы  термометра,  сверху
открытый,  внизу  закрытый  металлическим  наконечником  3  для
теплового  контакта  с  термометром.  На  дно  оправы  насыпают
мелкие  латунные  опилки  4  и  погружают  термометр  в  оправу
так,  чтобы  резервуар  его  был  целиком  закрыт  опилками.  По¬
верх  термометра  для  его  закрепления  и  теплоизоляции  уклады¬
вают  войлочный  кружок.
 Обсадные  трубы  5  выполнены  из  пластмассы  или  эбонита.
Эти  материалы  слабо  проводят  тепло,  поэтому  надежно  защи¬
щают  боковые  стенки  скважины..  Дно  каждой  трубы  плотно
закрыто  металлическим  колпачком  8.  На  это  металлическое
донце  опускают  на  штанге  термометр  в  оправе  с  металличе¬
ским  же  наконечником  3.  Таким  образом,  термометр  принимает
температуру  того  слоя  почвы,  который  лежит  на  уровне  ниж¬
него  конца  скважины,  и  его  показания  не  зависят  от  темпера¬
 174

туры  вышележащих  слоев.  Штанги,  к  которым  прикрепляют
термометры  в  оправах,  выполнены  из  деревянных  стержней.
По  всей  длине  каждой  штанги  на  некотором  расстоянии  друг
от  друга  закрепляют  войлочные  кольца  7,  чтобы  уменьшить
циркуляцию  воздуха  в  трубах  и  тем  самым  —  теплообмен:
 Рис.  54.  Вытяжные  почвенные  термометры  ТПВ.
 Пояснения  в  тексте
 между  поверхностью  почвы  и  глубинными  слоями.  Сверху  каж¬
дая  штанга  заканчивается  колпачком,  плотно  надевающимся
на  верхний  обрез  трубы,  и  кольцом,  за  которое  штанги  вытяги¬
вают  и  опускают.
 Подготавливая  термометры  к  работе,  проверяют  комплект¬
 175

ность  и  соответствие  труб  и  штанг  друг  другу  и  заданным  глу¬
бинам  измерений.  Затем  вставляют  термометры  в  оправы,  а
оправы  закрепляют  на  штангах  с  помощью  штифтов  9,  про¬
ходящих  через  щелевидные  прорези  в  верхней  части  оправы  и
сквозное  отверстие  в  нижней  части  штанги.  Оправа  должна
легко  скользить  по  штанге,  перемещаясь  вверх-вниз  на  всю
длину  прорезей  (около  2  см).  Если  оправа  надевается  туго,  ко¬
нец  штанги  надо  слегка  обстругать,  так  как  впоследствии  де¬
рево  еще  больше  набухнет  от  влаги.
 Заводские  номера  термометров,  установленных  в  штанги
разной  длины,  записывают  в  журнал  вместе  с  прилагаемыми
значениями  температурных  поправок.
 С  помощью  бура,  диаметр  кото¬
рого  соответствует  диаметру  об¬
садных  труб,  проделывают  серию
скважин  глубиной  20,  40,  80  и
т.  д.  см.  Располагают  скважины
по  одной  линии  в  направлении
восток-запад  на  расстоянии  полу¬
метра  друг  от  друга.  В  подготов¬
ленные  скважины  погружают  об¬
садные  трубы  таким  образом,
чтобы  часть  трубы,  окрашенная
светлой  краской,  оставалась  над
поверхностью  почвЬг,  а  вся  окра¬
шенная  в  темный  цвет  часть  це¬
ликом  погрузилась  в  пЪЧЪу.  ТПВ
изготовляют  с  разной  «высотой
надземной  части  труб  \40-M00
см)  в  зависимости  от  мощности
снежного  покрова.
 Для  большей  устойчивости  тру¬
бы  можно  укрепить  растяжками
из  проволоки.
 Погружая  штангу  с  термомет¬
ром  в  установленную  обсадную
трубу,  нужно  следить  за  тем,  что¬
бы  оправа  термометра  металли¬
ческим  основанием  стояла  на  дне
трубы,  при  этом  вся  тяжесть
штанги  должна  приходиться  на
верхний  колпачок  с  кольцом.  Ес¬
ли  термометр  не  доходит  до  дна
скважины,  показания  будут  не¬
точными.  Если  же  термометр  до¬
стигает  дна,  но  оправа  туго  на¬
дета  на  штангу  (и  поэтому  штан¬
га  не  висит  на  колпачке,  а  стоит
 176

на  термометре),  то  термометр  легко  разбить  при  резком  погру¬
жении,  кроме  того,  под  верхний  колпачок  будет  попадать  на¬
ружный  воздух.  При  длительной  работе  с  вытяжными  термо¬
метрами  может  происходить  затаптывание  и  уплотнение  почвы
по  линии  скважин.  Чтобы  этого  не  произошло,  вдоль  линии
устраивают  мостки  из  реек.
 В  момент  измерения  температуры  штанги  поочередно  под¬
нимают  за  кольцо,  вытягивают  термометр  на  поверхность  и,
придерживая  рукой  за  верх  (не  за  дно!)  оправы  не  уровне  глаз,
считывают  показания.  Благодаря  тому,  что  масса  опилок  и
наконечника  оправы  велика,  показания  термометра  в  течение
20—30  с  не  изменяются,  за  это  время  вполне  можно  успеть
прочитать  их
 Показания  термометров  на  глубине  20  и  40  см  записывают
3—4  раза  в  сутки,  для  более  глубоких  термометров  достаточ¬
но  снять  показание  1  раз  в  сутки  (лучше  утром,  когда  меньше
мешает  ветер,  который  может  раскачивать  поднятую  штангу).
 3. 	Почвенный  термометр-щуп  AM-16  (рис.  55)  предназначен
цля  измерения  температуры  20—30-сантиметрового  слоя  почвы
при  не  очень  большой  плотности.  Прибор  состоит  из  спиртового
термометра  1  с  длинным  стволом,  защищенного  металлическим
или  пластмассовым  футляром  2,  имеющим  прорезь  для  шкалы,
метки  глубины  3  и  оканчивающимся  внизу  металлическим  заост¬
ренным  конусом  4,  а  сверху  —  округлой,  в  форме  шляпки  гри¬
ба,  рукояткой  5.  Пространство  между  стенками  конуса  и  ша¬
риком  термометра  плотно  заполняется  металлическими  опил¬
ками,  поэтому  попытка  отвинтить  конус  приводит  к  поломке
термометра  (отрыву  резервуара).  В  связи  с  этим  при  заглубле¬
нии  термометра  в  почву  его  можно  только  вдавливать,  но  не
вращать!.  После  введения  термометра  в  почву  нужнб  выждать
5—10  мин,  для  установления  его  теплового  равновесия.
 7  2.  ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ  ТЕРМОМЕТРЫ
 По  сравнению  с  жидкостными  электрические  термометры
имеют  то  преимущество,  что  наблюдатель  может  снимать  по¬
казания,  не  прикасаясь  к  температурным  датчикам,  поскольку
они  отделены  от  регистрирующего  устройства  и  могут  быть
удалены  от  него  на  некоторое  расстояние  (от  нескольких  деци¬
метров  до  нескольких  метров).  Это  исключает  необходимость
извлекать  датчики  температуры  из  почвы  в  момент  измерения.
Исключается  также  и  непосредственное  присутствие  наблюда¬
теля  в  точке  измерения,  тем  самым  сохраняется  исходный  теп¬
ловой  режим  в  этой  точке.  Другое  преимущество  электротермо¬
метров  в  том,  что  их  датчики  более  миниатюрны,  чем  резер¬
вуары  жидкостных  термометров,  а  поэтому  менее  инерционны.
Наконец,  менее  хрупки,  чем  жидкостные,  выполненные  из
стекла.
 12  Заказ  №  330
 177

7.2.1.  ТЕРМОПАРЫ
 Устройство  термопары  основано  на  том,  что  в  месте  сопри¬
косновения  (спая)  двух  разных  металлов  возникает  электро¬
движущая  сила,  являющаяся  функцией  температуры.  Поэтому
если  два  спая  металлов  находятся  при  разных  температурах,  то
сумма  всех  действующих  э.д.с.  в  них  будет  отлична  от  нуля
Работа  в  электрической  цепи  совершается  при  этом  за  счет
тепловой  энергии.
 Таким  образом,  величина  термо-э.д.с.  есть  функция  разности
температур  между  двумя  спаями.  Термопара  представляет  со¬
бой  прибор  для  измерения  разности  температур,  состоящий  из
двух  спаев  и  гальванометра.  Если  один  из  спаев  поместить  в
среду,  температуру  которой  легко  контролировать  (например,
жидкостным  термометром),  то  по  величине  термо-э.д.с.  можно
судить  о  температуре  среды,  где  находится  второй  спай.  На
этом  основано  устройство  всех  почвенных,  термопарных  термо¬
метров:  один  из  спаев,  условно  называемый  холодным,  помещен
в  той  части  термометрического  устройства,  которая  остается  на
поверхности  почвы  и  снабжена  жидкостным  или  терморезистор¬
ным  термометром.  Второй,  «горячий»  спай  устанавливают  в
почве,  и  цепь  замыкают  на  гальванометр.  При  почвенных  ис¬
следованиях  чаще  используют  термопары  медь-константан  и
гальванометры  чувствительностью  от  1  до  0,001  мкА  (рис.  56).
 Для  перевода  показаний  гальванометра  в  градусы  темпера¬
туры  термопары  предварительно  калибруют  в  лаборатории.
Для  этого  нужно  иметь  два  термометра  с  ценой  деления  не
грубее  0,2  °С,  выверенных  по  контрольному,  дьюаровский  со¬
суд  со  льдОм  и  сосуд  с  водой,  температуру  которой  последова¬
тельно  повышают  от  0°  до  30—40  °С.
 Тарировка  термопар.  В  каждый  сосуд  помещают  по
спаю  термопары  и  соединяют  их  одним  из  проводов  (Констан¬
тиновым).  Концы  медных  проводов  присоединяют  к  зеркально¬
му  гальванометру.  Опустив  арретир  гальванометра,  устанав¬
ливают  стрелку  в  нулевом  положении.  Наполняют  оба  сосуда
измельченным  льдом,  в  который  добавляют  небольшое  количе¬
ство  воды.  Термометры  в  обоих  сосудах  покажут  одинаковую
температуру  —  0°С.  В  этот  момент  показание  гальванометра
также  должно  быть  равно  нулю.  Затем  из  одного  сосуда  (не
дьюаровского)  удаляют  большую  часть  содержимого  и  добав¬
ляют  горячую  воду  в  таком  количестве,  чтобы  температура  в
сосуде  поднялась  примерно  до  +5°С.  Через  небольшие  про¬
межутки  времени  снимают  один  за  другим  три  отсчета  по  галь¬
ванометру,  отвечающие  разнице  температур  в  5°,  каждый  раз
записывая  показания  термометров  и  перемешивая  воду  мешал¬
кой.  Несколько  раз  подливая  горячую  воду,  повышают  темпера¬
туру  (каждый  раз  на  5°С)  в  том  же  сосуде.  Во  втором  (дью-
аровском)  сосуде  сохраняется  нулевая  температура.  Величиньг
 178

а
 Рис,  56.  Блок  из  семи  медно-коистантановых  термопар.
 о  —  общий  вид  (спаи  термопар  в  стенке  почвенного  разреза,  разрез  зарыт)  7  —  «горя¬
чие»  спаи,  2  —  медно-копстантановые  провода,  3  —  медные  провода,  4  -  переключатель,
5  —  «холодный»  спай,  6  —  гальванометр,  7  —  сосуд  Дьюара;  б  —  калибровочный  график
термопар  л  —показания  гальванометра,  Д/  —  разность  температур  «холодного»  и
 «горячих»  спаев.
 термо-эд.с.  н  показания  термометров  каждый  раз  записывают
в  таблицу,  а  затем  выражают  графически.  При  установке  тер-
мопарй  в  почву  и  снятии  показаний  их  расшифровывают,  либо
пользуясь  градуировочным  графиком,  либо  умножая  число  де¬
лений  гальванометра  на  цену  его  делений  в  градусах,  рассчи¬
танную  как  средняя  величина  из  всех  измерений  при  лабора¬
торной  калибровке.
 Примерами  серийно  изготовляемых  термопарных  термомет¬
ров  могут  служить  Микроклиматическая  станция  М-54  с  тер¬
мопарами  для  измерения  температуры  воздуха  и  почвы,  а,  так¬
же  прибор  для  измерения  температуры  поверхности  почвы
(ППТП)  Агрофизического  института  («термопаук<АФИ»).
 Термопаук  АФИ  (рис.  57)  состоит  из  16  термопар,  соеди¬
ненных  последовательно.  «Холодные»  спаи  термопар  собраны
в  плоской  алюминиевой  коробке  /,  заполненной  асбестом.  Пред¬
полагается,  что  температура  холодных  спаев  и  самой  коробки
одинаковая.  Температуру  коробки  измеряют  ртутным  термо¬
метром  3  (в  более  поздней  модели  прибора  —  термометром  со¬
противления),  помещаемым  в  специальное  гнездо  4  на  ее  верх¬
ней  стенке.  Коробку  с  холодными  спаями  при  работе  устанав¬
ливают  на  деревянной  подставке  5  на  высоте  ~30  см  от  по-
 12*
 17*

верхности  почвы.  Горячие  спаи  термопар  размещены  на  кон¬
цах  изолированных  проводов  2.
 На  рис.  57,  б  показан  один  из  горячих  спаев  6.  Медный  и
константановый  провода  7  оголены  на  2—3  мм,  а  далее  защи
щены  пластмассовым  кожухом  S,  на  1сонец  которого  надета  кау¬
чуковая  или  полихлорвиниловая  трубка;  общая  длина  изоли¬
рованного  ею  провода  около  1  м.
 К  гальванометру
 Рис.  57.  Термопарный  прибор  для  измерения  температуры  поверхности  поч¬
вы  («термопаук»  АФИ)
 Пояснения  в  тексте.
 Для  закрепления  горячих  спаев  на  поверхности  почвы  ис¬
пользуются  железные  шпильки  9.  В  нерабочем  состоянии  горя¬
чие  спаи  закрывают  съемными  металлическими  колпачками.
 Выводы  термобатареи  подведены  к  клеммам  на  коробке  с
холодными  спаями.  К  ним  подсоединяется  гальванометр.
 Ход  работы.  Устанавливают  коробку  с  холодными  спа¬
ями  над  поверхностью  почвы.  В  гнездо  для  термометра  зали¬
вают  около  1  мл  металлической  ртути  и  устанавливают  термо¬
метр.  В  случае,  если  коробка  освещена  прямыми  солнечными
лучами,  ее  прикрывают  листом  белой  бумаги.
 Концы  проводов  с  горячими  спаями  размещают  по  поверх¬
ности  почвы  на  площади  ^1  м2  и  закрепляют  железными
шпильками,  чтобы  обеспечить  контакт  с  поверхностью  почвы.
Через  10  мин  подсоединяют  термопары  к  гальванометру  и  про¬
изводят  отсчет.
 Записав  показания  гальванометра,  умножают  число  деле¬
ний  на  цену  деления  в  градусах.  Эта  величина  указана  в  пас¬
порте  прибора.  Затем  полученную  цифру  прибавляют  к  показа-
 160

пню  ртутного  термометра,  соответствующему  температуре  хо¬
лодных  спаев,  или  вычитают  из  нее.
 Термопаук  указывает  осредненную  температуру  поверхности
почвы  на  площади  ~1  м2  Это  большое  достоинство  прибора.
 7.2.2. 	ТЕРМОМЕТРЫ  СОПРОТИВЛЕНИЯ
 В  устройстве  этих  приборов  использована  зависимость  элек¬
трического  сопротивления  металлов  и  полупроводников  от  тем¬
пературы  Большим  температурным  коэффициентом  обладают
полупроводники:  при  повышении  температуры  на  1  °С  вели¬
чина  их  электросопротивления  падает  на  3—6%;  это  в  10—20
раз  больше,  чем  у  металлов.
 В  качестве  материала  для  изготовления  датчиков  (так  на¬
зываемых  термисторов  или  терморезисторов)  в  электротермо¬
метрах  сопротивления  используют  окиси  некоторых  металлов.
 Полупроводниковые  терморезисторы  очень  миниатюрны,
размеры  их  измеряются  миллиметрами,  а  потому  они  быстро
принимают  температуру  окружающей  среды.  В  качестве  из¬
мерительного  устройства  в  термометрах  сопротивления  исполь¬
зованы  схемы  с  тремя  постоянными  сопротивлениями,  конт¬
рольным  сопротивлением  и  измеряемым  сопротивлением,  обра¬
зующими  плечи  моста,  в  диагональ  которого  включен  гальвано¬
метр.  Источником  питания  служит  батарея  постоянного  тока.
Для  стабилизации  подаваемого  напряжения  в  цепь  введен
реостат.
 Таким  образом,  в  отличие  от  термопары,  являющейся  ис¬
точником  электрического  тока,  в  термометрах  сопротивления
в  цепь  прибора  подается  электрический  ток  постоянной  мощ¬
ности  извне.  Сила  тока  «на  выходе»  зависит  от  проводимости
терморезистора,  определяемой  температурой.
 Существуют  серийные  приборы,  использующие  этот  прин¬
цип.  Так,  экспериментальные  мастерские  Агрофизического  ин¬
ститута  выпустили  небольшие  серии  термисторных  приборов.
Они  имеют  сходное  измерительное  устройство,  но  разное  офор¬
мление  датчиков.
 1.  Точечный  почвенный  электротермометр  (ПТЭТ)  (рис.  58).
Снабжен  набором  из  10  автономных  полупроводниковых  темпе¬
ратурных  датчиков  1,  имеющих  вид  гибких  резиновых  трубок
с  металлическим  наконечником.  Внутри  последнего  расположен
чувствительный  терморезистор,  соединенный  электрическим
проводом,  проходящим  внутри  трубки,  с  вилкой,  подключаемой
к  измерительному  устройству.  Внутреннее  сопротивление  датчи¬
ка  высокое  (3000—4000  Ом)  по  сравнению  с  сопротивлением
подводящих  проводов.  Это  позволяет  сделать  их  достаточно
длинными,  а  измерения  —  дистанционными.  Измерительное
устройство  имеет  2  шкалы:  от  —15  до  +15°  и  от  +15  до
+  40°С.  Точность  измерения  0,2°.
 181

Источником  тока  служит  батарея  3,6  В.
 Ход  работы.  Для  помещения  датчиков  в  почву  выка
 Рис.  58  Точечный  почвенный  электротермометр  сопротивления  АФИ
 Пояснения  в  тексте
 иывают  разрез  или  бурят  скважины.  Устанавливают  датчики
на  заданные  глубины  и  засыпают  шурф  (скважину),  уплотняя
почву.
 Выждав  некоторое  время  для  восстановления  теплового
равновесия  (это  время  тем  больше,  чем  на  большую  глубину
была  вскрыта  почва),  приступают  к  измерениям.  Вилки  всех
датчиков,  согласно  маркировке,  вставляют  в  гнезда  2  на  панели
прибора.  Тумблер  3  переводят  в  крайнее  левое  положение,
проверяют  силу  питающего  тока,  при  необходимости  регулируя
его  вращением  рукоятки  реостата  4,  пока  стрелка  гальвано¬
метра  не  дойдет  до  конца  шкалы  гальванометра  6.  Переклю¬
чив  тумблер  3  в  рабочее  положение  и  меняя  положение  пере¬
ключателя  5,  последовательно  снимают  показания  всех  10  тер¬
мисторов.
 На  основе  прибора  ПТЭТ  промышленностью  серийно  •  вы¬
пускается  электротермометр  АМ-29.
 2.  Штанговый  почвенный  электротермометр  отличается  от
описанного  выше  тем,  что  каждый'  из  10  термисторов  фиксиро¬
ван  в  определенном  положении  на  одной  из  двух  эбонитовых
штанг  длиной  100  см  (соответственно  на  глубине  5,  10,  20,  50
или  100  см)  Для  введения  их  в  почву  в  комплект  прибора  вхо¬
дит  почвенный  бур  длиной  100  см  с  диаметром,  равным  диа¬
метру  штанг.  В  остальном  работа  проводится  так  же,  как  и  с
точечным  электротермометром.
 3*  Пахотный  электротермометр  имеет  один  датчик,  вмонти¬
рованный  в  металлический  стержень-щуп,  размеченный  по
глубине.
 Наряду  с  достоинствами  полупроводниковых  терморезисто¬
ров—  малыми  габаритами,  высокой  чувствительностью,  значи¬
тельной  дпстанцнонностью  —  они  имеют  и  ряд  недостатков  —
сравнительно  невысокую  стабильность  во  времени  и  большой
 182

разброс  термометрических  характеристик  у  разных  экземпля¬
ров.
 От  этих  недостатков  свободны  такие  устройства,  как  тран¬
зисторы
 7.2.3. 	ТРАНЗИСТОРНЫЕ  ТЕРМОМЕТРЫ
 Транзистор  является  полупроводниковым  прибором,  исполь¬
зуемым  в  радиотехнике  для  усиления  электрических  сигналов.
Кроме  того,  транзисторы  обладают  свойствами,  которые  по¬
зволяют  использовать  их  в  качестве  температурных  датчиков.
Некоторые  характеристики  транзисторов,  в  частности  величина
электрического  напряжения  в  цепи  эмиттер-база,  находятся  в
сильной  зависимости  от  температуры.  С  повышением  темпера¬
туры  на  1  °С  это  напряжение  возрастает  на  1,5—3,5  мВ.  При
этом  идентичность  температурной  зависимости  очень  высокая
(не  хуже  0,3%),  что  выгодно  отличает  их  от  терморезистор¬
ных  датчиков.  Кроме  того,  температурная  зависимость  транзи¬
сторов  стабильна  во  времени,  изменяясь  лишь  на  0,02—0,08%
от  исходной  величины  в  год  Диапазон  работы  транзисторных
термодатчиков  —  от  —100  до  +100°  С.  Они  имеют  также  до¬
статочную  механическую  прочность.  Все  это  позволяет  исполь
зовать  транзисторы  как  термочувствительные  элементы  при  се¬
рийном  производстве  электротермометров.
 Транзисторы  могут  быть  включены  в  разные  электрические
схемы,  позволяющие  измерять,  регистрировать  и  регулировать
температуру.  Одной  из  наиболее  универсальных  является  мо¬
стовая  схема  с  транзистором  в  одном  из  плеч.  На  ее  основе  в
Агрофизическом  институте  под  руководством  А.  Ф.  Чудновского
разработана  серия  транзисторных  электротермометров,,  один
из  которых  —  ТЭТ-2  —  серийно  изготовляется  промышленно¬
стью.  Это  наиболее  портативный  из  серийных  электротермомег-
ров  и  единственный  из  отечественных  приборов,  который  может
работать  под  дождем  и  снегом.
 ТЭТ-2  (рис.  59)  состоит  из  измерительного  блока  а  и  дат¬
чиков  температур  б,  в,  г  для  различных  сред,  с  помощью  кабе¬
ля  присоединяемых  к  измерительному  блоку  либо  непосредст¬
венно,  либо  с  помощью  коммутационной  коробки.  Почвенный
датчик-щуп  б  вмонтирован  в  полый  металлический  стержень
6  с  пластмассовой  рукояткой.  Транзистор  7  находится  у  ниж¬
него,  заостренного  конца  стержня  и  отделен  от  металла  труб¬
ки  термонзолирующей  втулкой.  Длина  датчика-щупа  50  см,  на
стержне  нанесены  деления  и  цифры  глубин.  Датчик  прннимсст
температуру  почвы  за  60  с.
 Герметизированные  датчики  («пульки»)  в  помещены  в  ме¬
таллические  корпусы  цилиндрической  формы.  Они  также  мо¬
гут  использоваться  в  качестве  почвенных  при  условии  поме¬
щения  их  в  стенку  почвенного  шурфа  или  в  скважину.

Радиационно-защищенные  датчики  («белые  домики»)  г,
предназначенные  для  измерения  температуры  воздуха  в  тени,
закреплены  в  теплоизоляционных  втулках,  затененных  от  пря¬
мых  солнечных  лучей  коробочками-блендами  из  окрашенного
в  белый  цвет  металла.
 Рис  59  Транзисторный  электротермометр  ТЭТ-2.
 Пояснения  в  тексте.
 Измерительный  блок  заключен  в  металлический  корпус  со
съемным  ремнем  для  переноски.  На  верхней  панели  размеще¬
ны  измеритель  тока  2,  проградуированный  в  °С,  ручка  переклю¬
чателя  диапазонов  3  и  кнопка  включения  4.  Шкала  прибора
имеет  четыре  ряда  цифр,  соответствующие  четырем  диапазо¬
нам  температур:  от  —40  до  +80,  от  —10  до  +10,  от  -}-10  до  30
и  от  30  до  50°С.  Точность  измерения  на  первом  из  них  ±2°,  на
остальных  ±0,2—0,5  °.
 На  верхней  панели  имеется  также  ниша  для  батареи  пита¬
ния  1,5  В  (круглая  батарейка  типа  «Сатурн»),  закрытая  крыш-
 184

кой  с  нанесенными  на  ней  цифрами,  обозначающими  диапа¬
зоны  температур.  Прибор  работает  без  коррекции  напряжения
питания.  На  полевой  период  обычно  достаточно  одной  бата¬
реи.
 Для  того  чтобы  прибор  мог  работать  под  дождем  и  снегом,
он  снабжен  съемной  откидывающейся  крышкой  с  уплотненны¬
ми  прокладками.  Крышка  —  металлическая,  смотровые  окна
/  —  из  оргстекла.  При  работе  в  одном  диапазоне  температур
измерения  проводят  не  снимая  крышки.  На  кнопку  включения
нажимают  через  закрывающую  ее  эластичную  прокладку.
 Ход  измерения.  Помещают  в  гнездо  для  электриче¬
ского  питания  батарею  и  устанавливают  на  место  закрываю¬
щую  его  крышку.  Проверяют  соответствие  питания  заданной
величине.  Для  этого  переключатель  3  переводят  в  положение
(контроль)  и  нажимают  кнопку  включения  4.  Стрелка  дол¬
жна  установиться  в  зачерненном  секторе  близ  конца  шкалы.
Если  стрелка  не  доходит  до  указанного  сектора,  батарея  под¬
лежит  замене.
 Устанавливают  датчики  прибора.*  Герметизированные  дат¬
чики-пульки  помещают  в  станку  профиля  или  в  скважину,  раз¬
рез  (скважину)  быстро  засыпают,  соблюдая  последователь¬
ность  горизонтов.  Снимать  показания  этих  датчиков  нужно  не
ранее  чем  через  час  после  закапывания  разреза.
 Датчик-щуп  б,  надавливая  на  рукоятку,  вводят  в  почву
вначале  на  5  см.  По  мере  снятия  показаний  глубину  увеличи¬
вают,  но  лишь  до  тех  пор,  пока  датчик  свободно  входит  в  поч¬
ву.  Если  щуп  углубляется  с  трудом,  не  следует  вращать  его
или  с  силой  надавливать  на  рукоятку,  так  как  стержень  щупа
выполнен  из  легкого  и  тонкого  металла  и  легко  изгибается  или
обламывается,  особенно  близ  втулки  и  датчика.
 Радиационно-защищенные  датчики  г  устанавливают  на  раз¬
ной  высоте  над  поверхностью  почвы,  обратив  скос  крыши  «бе¬
лого  домика»  к  югу.
 Подключив  один  из  датчиков  к  измерительному  блоку,  уста¬
навливают  переключатель  в  крайнее  правое  положение,  соот¬
ветствующее  диапазону  —40  +  80°С.  Снимают  отсчет  по  ниж¬
нему  ряду  цифр.  Затем  уточняют  показания,  переключив  тумб¬
лер  на  соответствующий  диапазон,  например  10—30°,  и  снимают
по  более  дробной  шкале.  То  же  проделывают  с  остальными
датчиками,  поочередно  подключая  их  к  измерительному  блоку.
При  наличии  коммутационной  коробки  (не  показана)  датчик
включают  поворотом  переключателя  на  коробке.
 Необходимо  следить  за  тем,  чтобы  в  перерывах  между  на¬
блюдениями  разъемы  датчиков  и  измерительного  блока  были
закрыты  от  попадания  частиц  почвы.  Измерительный  блок  име¬
ет  для  этого  специальную  заглушку.  Разъемы  датчиков  спе¬
циальной  защиты  не  имеют,  их  приходится  укутывать  в  пленку
пли  плотную  бумагу.
 185

ПРИЛОЖЕНИЕ  /.
 Временные  интервалы  взятия  проб  при  механическом  анализе  почвы
в  зависимости  от  температуры  и  плотности  твердой  фазы
 Диаметр
частиц,
мм,  меньше
 Плотность
частиц,
г  см‘
 Глубина
ВЗ  1ТИЯ  проб
 cyciuMuiifl,
 с*
 17.5
 Темпе|атура,  °С
2с
 22.5
 0,05
 2,40
 20
 1  12"
 105"
 99"
 0,01
 10
 23'  20"
 21'  59"
 20'41"
 0,005
 10
 1  ч  33'
 1  ч  28'
 1  ч  23'
 0,001
 7
 27  ч  13'
 25  ч  28'
 21  ч  03'
 0,05'
 2,45
 20
 108"
 102"
 96"
 0,01
 10
 22'  34"
 2Г  13"
 19'  59"
 0,005
 10
 1  ч  30'
 1  ч  25'
 1  ч  20'
 0,001
 .  7
 26  ч  17'
 25  ч  4V
 23  ч  18'
 0,05
 2  50
 20
 105"
 98"
 93"
 0.01
 10
 21'46"
 20'  31"
 19'19"
 0,005
 10
 1  ч  27'
 1  ч  22'
 1  ч  17'
 0,001
 7
 25  ч  26'
 23  ч  56'
 22  ч  32'
 0,05
 2,55
 20
 102"
 95"
 90"
 0,01
 10
 21'04"
 19'  51"
 18'41"
 0,005
 10
 1  ч  24'
 1  ч  19'
 1  ч  14'
 0,001
 7
 24  ч  37'
 23  ч  09'
 21  ч  48'
 0,05
 2.60
 20
 98"
 92"
 87"
 0,01
 10
 20'  25"
 19'1  4"
 18'06"
 0,005
 10
 1  ч  22'
 1  ч  17'
 1  ч  12'
 0,001
 7
 23  ч  48'
 22  ч  26'
 21  ч  07'
 0,05
 2,65
 20
 95"
 90"
 84"
 0,01
 10
 19'48"
 18'39"
 17'ЗУ'
 0,(  05
 /
 1  ч  19'
 1  ч  15'
 1  ч  10'
 0,0J  1
 23  ч  06'
 21  ч  45'
 20  ч  29'
 0,05
 2,70
 20
 92"
 87"
 82"
 0,01
 10
 19'  13"
 18'  06"
 -  17'02"
 0,005
 10
 1  ч  17'
 1  ч  12'
 1  ч  08'
 0,001
 7
 22  ч  25'
 21  ч  07'
 19  ч  53'
 0,05
 2,75
 20
 90"
 84"
 79"
 0.01
 10
 18'  40"
 17'  35"
 16'  ЗЬ"
 0,005
 10
 1  ч  15'
 1  ч  10'
 1  ч  06'
 0,001
 7
 21  ч  46'
 20  ч  30'
 19  ч  19'
 0,05
 2,80
 20
 87"
 82"
 77"
 0,01
 10
 18'  09"
 17'06"
 16'  06"
 0,005
 10
 1  ч  13'
 1  ч  08'
 1  ч  04'
 0,001
 7
 21  ч  07'
 19  ч  56'
 18  ч  41'
 186

ПРИЛОЖЕНИЕ  2.
 Количество  диспергатора  (1  и.  раствор  NaOH),  вводимого  в  суспензии  раз*
личных  почв  при  их  подготовке  к  механическому  анализу
 Название  почвы  и  мнгексы  горизонтов
 Котчество  NaOH,
мл,  при  величине
навески  почвы  10  г
 Суглинистые  п  глинистые:
 1-1,5
 подзолистые  и  дерново-подзолп-
 А;,  А2
 стые-
 В,  С
 1,5-2
 серые  лесные
 -А],  А2А,  В,  С
 2-  4
 Aj  А2,  А2,  А«В|
 1,5—2,5
 бурые  лесные
 А,  В,  С
 3  —  4
 черноземы  типичные
 А,  АВ
 5—6
 В,  ,С
 3-5
 черноземы  обыкновенные
 А,  АВ
 4-5
 В,  С
 3-4
 черноземы  южные,  темно-кашта¬
 А,  АВ
 3-4
 новые
 В.  С
 2-3
 каштановые;  бурые  пустынно-
 2-3
 степные;  сероземы
 солонцы  черноземной  зоны
 3—5
 солонцы  каштановой  зоны
 2-3
 Песчаные:
 подзолы  и  дерново-подзолистые
 0,5-1
 серые  лесные
 1—2
 серопески
 А
 2-3
 В,  С
 0,5-1
 '
 ПРИЛОЖЕНИЕ  3
 Осредненные  значения  плотности  твердой  фазы  (d,  г/см3)  различных  почв
 (по  Н  А  Качинскому)
 Названии  почв
 Глубина  см
 0-20
 20-40
 40-100
 100
 Легкие  кварцевые  почвы  всех  типов
Суглинистые  и  глинистые:
 2,65-2,70
 2,65
 2,65
 2,65
 подзолистые  и  серые  лесные
 2,60
 2.65
 2,70
 2  70
 черноземы  типичные  и  обыкновен¬
ные
 2,4)
 2,50
 2,65
 2,70
 черноземы  южные
 2  55
 2.6‘)
 2  65
 2,7м
 каштановые
 2,6"
 2,65
 2.70
 2.75
 бурые  пустынпо-стспные  и  серо¬
земы
 2,65
 2,70
 2.70
 2,75
 краснозем  i,i
 2,60
 2,65
 2  75
 ос
 о
 187

ПРИЛОЖЕНИЕ  4.
 Пример  обработки  первичных  данных  о  влажности  почвы  с  использованием  величин  объемной  плотности
и  влажности  завядания  (серая  лесная  среднеоподзоленная  суглинистая  почва  под  40-летней  посадкой  дуба;
 22  июля  1981  г.)
 Гори¬
 зонт
 Глубина,
 ем
 Объемная
 плотность,
 г/см3
 Влажность  в
 'срок
 Влажность  запядання
 Запас
 ДОСТУПНОМ
 влаги,  мм
 %  от
 массы
 ОТ
 объема
 Общий  запас,  мм
 %  от
массы
 %  от
объема
 запас,  -
мм
 I
 11
 III
 среднее
 А|
 0-5
 0,87
 13,0
 13,5
 13,4
 13,3
 11,6
 5,8
 6,6
 5,8
 2,9
 2,9
 5-10
 U4
 11,0
 9,2
 10,4
 10,2
 11,6
 5,8
 6,6
 7,6
 3,8
 2,0
 А  До
 10-20
 1,18
 9,1
 8.4
 94
 9,0
 10,6
 10,6
 6,7
 7.8
 7,8
 2,8
 А  В,
 •20—30
 1,34
 .  8,3
 9,2
 7,8
 8,4
 11.3
 11,3
 5.8
 7.8
 7,8
 3,5
 В,
 30—40
 1,44
 9,6
 12,4
 10,0
 10,7
 15,4
 15,4
 8,1
 8.8
 8,8
 6.6
 40-50
 1,54
 10,4
 10,5
 1-М
 11,0
 16.9
 16,9
 9,7
 15,0
 15,0
 1.9
 S  (0  -  50)  65,8
 46,1
 19,7
 50-60
 1.56
 12  2
 13,1
 12,1
 12,5
 19,5
 19,5
 10,9
 17,1
 17.1
 2,4
 в  2
 60-70
 1,48
 11,3
 14,8
 12,1
 12.7
 18,8
 18,8
 11,9
 17,7
 17,7
 1,1
 70-80
 1,46
 11,1
 12,6
 13,4
 12,3
 17,9
 17,9
 10,7
 15,7
 15,7
 2,2
 80-90
 1,46
 12.3
 11,6
 13,7
 12.5
 18,2
 18.2
 9,9
 14.5
 '4,5
 3,7
 В,
 90-100
 1,46
 11,8
 14,4
 11,2
 12,5
 18,3
 18,3
 10,0
 14/5
 14,6
 3.7
 S  ,50—100)  92,7
 79,6
 13,1
 100-125
 1.42
 10,8
 14,7
 Ю,1
 11.9
 17,5
 44,0
 9,0
 12,8
 31,9
 12,1
 вск
 125-150
 1,42
 10,6
 12,3
 11,4
 11,4
 16,6
 41,6
 9,0
 12,8
 319
 9,7
 I  (100—150)  85,6
 63.8
 21,8
 с
 150-175
 1,42
 11,7
 12,3
 13,5
 12,5
 18,2
 45,6
 8,9
 12,6
 31,5
 14.1
 175—200
 1,42
 10,7
 11,5
 12  3
 11.0
 16,8
 42.0
 8.9
 12.6
 31,5
 10,5
 2  (150-200)  87,6
 63  0
 24,6
 2  (0—200)  331.7
 252,5  |
 79,2

Пример  расчета  запаса  влаги  и  объема  воздуха  в  метровой  толще  почвы  на  площади  1  м2
 Индекс
 горизонта
 Г  лубииа
от  —  до,
см
 Мощность
горизонта
/1.  дм
 Объем
горизонта  на
площади  1  \<2
Vr  =  S  h.  л
 Объемная
плотность
р,  кг/д\.3
 Порозность
П,  %
 Объем  пор
в  горизонте
 V  -V".
 П  100  '
л
 Влажность
 Объем  лор,
занятых  водой
 ч-
 VTu>y
 КО  •
л
 Объем  пор,
свободных
от  воды
(воэдухо-
содержание)
а-
 л
 %  от
массы  w
 %  от
объема
р  •  w
 А,
 0  —  12
 1.?
 120
 1.10
 60,0
 72,0
 20.0
 22,0
 26  4
 45,6
 AtA2
 12-20
 0,8
 80
 1  30
 55,0
 44,0
 15  3
 195
 15,6
 28,4
 а1в,
 20-30
 1,0
 100
 1  35
 50,0
 50,0
 15,0
 20  3
 20.3
 29.7
 вГ
 30-60
 30
 300
 1.50
 Ц.О
 1°8,0
 18,0
 27  0
 81,0
 57,0
 в>
 60-1-0
 2,0
 200
 1,55
 42,0
 84.0
 20,0
 31.0
 62,0
 22,0
 в;
 80—1С0
 2,0
 200
 1,50
 41,5
 83,0
 16,5
 24,8
 49.6
 33.4
 V
 10.0
 I  10,10
 471,0
 J54.9
 216.1
 ПРИЛОЖЕНИЕ  в
 Ориентировочные  значения  влажности  (%  от  массы),  соответствующие  различным  видам  влагоемкости
 Механический  состав  почвы
 Горизонты
 Виды  влагоемкости
 ВЗ
 ИВ
 пв
 Песчаные
 Безгумусовые
 1,5-1.0
 2-5
 20-25
 Гумусовые
 1.0-2,0
 4-12
 20-25
 Супесчаные
 Безгумусовые
 1  5-2,5
 10-15
 25  -30
 Гумусовые
 25-4.0
 12—'.0
 30-40
 Суглинистые
 Безгумусовые
 3.0—12.0
 21—24
 25-30
 Гумусовые
 5,0  —15,0
 25-45
 30-50
 Глинистые
 Безгумусовые
 10,0-20.0
 24-27
 25-30
 Г  умусовые
 15.0—22,0
 30-45
 35—50
 —
 1  Органогенные
 1  25.0—60.0
 1  200-500
 |  ЗОО-Ю'Ю

ПРИЛОЖЕНИЕ  7.
 Соотношение  между  различными  единицами  измерения  потенциала  и  давления  воды  в  почве
 Потенциал  'Ь
 рр
 Давление  Р
 Дж/г
 Дж/кг
 (log  Р,
 СМ  ВОД.  CTI
 см  вод.  ст
 мбар
 Н  Ла
 Д1Ш/СЧ
 атм  /
 мм  рт  ст
 кПа
 —9,8!  -10-
 —9,М  *10  »
 7
 -107
 -1,02.107
 -1.02-10»
 •  —  1,02.1019
 -9,68-Юз
 -7,36.  0«
 -9.81  10'
 -9XM0I
 —  9.81  -10*
 6
 -101»
 —1,02.ю«
 -1,02-Ю»
 —1,02-  0°
 -9,68-10-
 —  7  36*10>
 —  9.81  •  10‘
 —  9.81  •  10°
 -9,8Ы  Оз
 5
 -10»
 —1,03.10»
 -1,02-10-
 -1,02*108
 -9,68-101
 -7.36-101
 —9,81  •  10*
 -981.10-1
 -  9.81.10  '
 4
 —10‘
 —1,02*  10*
 -1.02-К-в
 -1.02.107
 -9.68-100
 —7.^6-103
 -9,81-10-'
 -9,8Ы0-'
 -9  81-101
 3
 -Ют
 —1,02*  1  з
 —  1  0.М05
 -1,02-10*
 —9.68.10"1
 —7.36-10-'
 -9,8110'
 -9,81  •  10"»
 -9.81.100
 2
 -10*
 -1,02-10'
 —  1,02-Цм
 —1,02.10*
 —9,68.10--’
 —7.36*101
 —9.81-10’
 —  9,81  •  10“4
 —9,81  •  Ю"1
 1
 -10'
 —  1.02.10'
 —1,02-103
 —1,02-10*
 -9,68.10*3
 -7,36-Юо
 -9,81-10-1
 —9,81•10“J
 -9.8М0--*
 0
 -ЬЮ
 -1,02-Юо
 -1.02-102
 -1,02  103
 -9,68-10"*
 -7,36-10-1
 -9,81-  !<)--■
 ПРИЖ^ЖЕНИЕ  8.
 Вспомогательная  таблица  для  грубэго  взаимного  пересчета  единиц  потенциала  и  давления  влаги
 J
 Давление
 Примечание  (состояние  почвы  при  по  телом
 Петелина  1,  Дж  кг
 описании,  1ран1шы  между  градациями
 см  вод.  с  г  1  ~  мбар)
 атм
 мм  pi.  ст
 Pi
 влажности  И|1нбл1мнгельны)
 1  000000
 10  000  000
 10  ООО
 7  600  000
 7
 J  Сухая
 100  000
 1  000  000
 1000
 7*0  0  Ю
 6
 ...  10  000
 100  000
 100
 76000  .
 5
 Свежая  (влажное  а  та  и)
 1  000
100
 10  000
1  000
 10
 1
 7  600
760
 4
 3
 |  Влажная
 10
 100
 0,1
 76
 2
 Сырая
 1
 0.1
 10
 1
 0,01
 0,001
 7,6
 0.76
 1
 0
 |  Мокрая  (водонасыщенная)

ПРИЛОЖЕНИЕ  9
 Интервалы  значений  капиллярного  потенциала  почвенной  влаги  (Рк),
соответствующие  нижней  границе  оптимальной  влажности  почвы
для  различных  культур  в  зависимости  от  фазы  развития
,  (по  Н  А  Муромцеву,  1981)
 Интерв<и  Р  ,
 К>  льтура
 Фаза  развиши
 кПа  (знак
«ми  «ус»
опущен)
 I
 ?
 3
 Салат,  петрушка
 От  посева  до  фазы  смыкания
 10—15
 От  фазы  смыкания  до  конца  вегетации
 15—30
 Капуста  белокочанная  От  посадки  до  образования  кочана
 15—25
 Формирование  кочана
 25—35
 Огурцы
 Посадка  —  цветение
 15—25
 Цветение  —  завязывание  плодов
 25—35
 Рост  и  созревание  плодов
 35—45
 Сельдерей,  морковь
 От  посева  то  заметного  формиро¬
 вания  корнеплода
 10—15
 До  конца  вегетации
 15—25
 Клубника
 От  посадки  до  цветения
 10—15
 Завязывание  плодов  и  их  рост
 15—20
 Созревание  плодов
 20—30
 Фасоль
 От  посева  до  цветения
 15—25
 Цветение  —  налив  бобов
 25—30
 Созревание  бобов
 30—40
 Свекла
 От  посева  до  фэзы  смыкания
 10—20
 Рост  и  формирование  корнеплода
 20-35
 Картофель
 От  посадки  до  цветения
 15—20
 Рост  клубней
 20—30
 Пшеница,  ячмень,
 овес,От  посева  до  кущения
 15—20
 рожь
 Стеблевание  —  цветение
 20—25
 Налив  зерна  —  молочная  спелость
 25—30
 Вызревание  зерна
 30—40
 Кукуруза
 От  посева  до  кущения
Выход  в  трубку  —  выметывание
 10—15
 метелки
 20—25
 Цветение—налив  зерна
 25-35
 Помидоры
 Молочная  спелость  —  вызревание  зерна
 35—50
 Посадка  саженцев  —  цветение
 15—25
 Цветение  —  завязывание  плодов
 20—30
 Рост  плодов
 25-35
 Вызревание  плодов
 30—40
 Просо
 От  посева  до  кущения
 15-20
 Кущение  —  цветение
 20—30
 Цветение  —  налив  зерна
 30—35
 Созревание  зерна
 35—45
 Травы
 О  г  посева  до  кущения
 10—15
 /
 От  полного  смыкания  травостоя
 20—30
 до  скашивания
 Плодовые
 Цветши?  —  завязывание  плодов
 30—40
 Рост  плодоз
 40-50
 Созревание  плодов
 50—60
 19

ЛИТЕРАТУРА
 I.  Основная
 Вадюнина  А  Ф.,  Корчагина  3  А.  Методы  исследования  физиче¬
ских  свойств  почв  и  грунтов.  М.,  1973.  399  с.
 Качи  некий  Н.  А.  Физика  почвы.  Ч  1.  М,  1965.  322  с.  Ч.  2  М,1970.
 II.Дополнительная
 Агрофизические  методы  исследования  почв.  М.,  1966.  258  с.
 Вериго  С.  А.,  Разумова  Л.  А.  Почврнная  влага.  М,  1973.  270  с
 Воронин  А.  Д.  Кривая  водоудерживаемости  почвы.  —  В  кн  :  Почвен-
но-бногеоценотичсские  исследования  в  лесных  биогеоценозах  М, 	1980,
 с.  80—  107.
 Воронин  А.  Д.  Структурно-функциональная  гидрофизика  почвы:
Автореф.  докт.  дис.  М.,  1981.  40  с
 Глобус  А,  М.  Экспериментальная  гидрофизика  почв.  Л.,  1969.  356  с.
 Емельянов  В.  А.  Полевая  радиометрия  влажности  и  плотности  почв.
М,  1970.  334  с.
 Жигунов  А.  В.,  Растворова  О.  Г.,  Зуев  В.  С.  Изучение  вод¬
ного  режима  лесных  почв  (методические  указания).  Л.,  1980.  52  с.
 Каминский  Н.  А.  Механический  и  микроагрегатный  состав  почв  и
методы  их  изучения.  М.,  1958.  192  с.
 Кривошлыков  К.  И.,  Головинов  И.  И.  Таблицы  для  вычисления
влажности  почвы.  Лм  1973.  224  с.
 Мичурин  Б.  Н.  Энергетика  почвенной  влаги.  Л,  1975.  140  с.
 Муромцев  И.  А.  Использование  тензиометров  в  гидрофизике  почв.
Л  ,  1979.  122  с.
 Муромцев  Н.  А.  Тензиометры  как  почвенные  влагомеры  и  индикато¬
ры  полива  растений  (методические  рекомендации).  М.,  1981.  31  с.
 Методическое  руководство  по  изучению  почвенной  структуры.  М.,
1969.'  584  с.
 Растворова  О.  Г.,  С  а  м  и  л  я  к  С.  И.  Определение  нижней  границы
диапазона  активной  влаги  в  лесных  почвах  по  радиальному  приросту  ство¬
лов.  —  В  кн.:  Тезисы  докладов  5-го  Делегатского  съезда  Всесоюзного  обще¬
ства  почвоведов  Т  1  Минск,  1977,  с  115—116.
 Р  е  п  п  е  в  с  к  а  я  М  А  О  недоступной  влаге  в,  почве  для  сосны  лапланд¬
ской  на  Кольском  полуострове.  —  Лесоведение,  1969,  №  1,  с.  65—67
 Роде  А.  А  Основы  учения  о  почвенной  влаге.  Т.  1.  Л,  1965  664  с
Г  2.  Л  ,  1969.  288  с
 Роде  А.  А.  Водный  режим  основных  типов  почв  СССР  —В  кн  :  Теп¬
ловой  и  водный  режим  почв  СССР.  М,  1968  144  с
 Р  о  з  а  н  о  в  Б.  Г.  Морфология  почв.  М.,  1983  320  с
 Соловьев  С.  А.  Применение  тензиометров  в  экономических  исследо¬
ваниях.—  Экология,  1971,  №  6,  с  93—95.
 Суд  ницын  И.  И.  Новые  методы  изучения  содно-физнческих  свойств
почв  л  влагообеспеченностн  леса.  М.,  1966  144  с
 Судницын  И.  И  Движение  почвенной  влаги  и  водопотребление  ра¬
стений  М.,  1979.  254  с.
 Чудновский  А.  Ф  Теплофизика  почв^  М.,  1976.  352  с

OfлАвЛенйё
 Введение
 Глава  1.  Дисперсность  почвы
 1.1. 	Удельная  поверхность  почвы
 1.1.1. 	Адсорбционно-статические  методы  (6).  1.1.2.  Расчетный
(геометрический)  метод  (10).
 1.2. 	Механический  состав  почвы
 1.3. 	Агрегатное  состояние  почвы
 1.3.1. 	Микроагрегатный  состав  почвы  (31).  1.32.  Макроагре-
гатное  (структурное)  состояние  почвы  (33).  1.3  3.  Оценка
стабильности  почвенных  агрегатов  (33).
 Глава  2.  Плотность  и  порозность  почвы
 2.1. 	Плотность  почвы 		 .  г
 2.2. 	Плотность  сложения  почвы
 2.2.1. 	Полевое  определение  плотности  сложения  (42).
 2.2.2. 	Лабораторное  определение  плотности  сложения  (45).
 2.3. 	Порозность  почвы
 2.3.1. 	Общая  порозность  (49).  2.3.2.  Виды  порозности  (50).
Глава  3.  Влажность  почвы  и  ее  измерение  .....
 3.1. 	Термостатно-весовой  метод  . 	. 	. 	.  г  . 	.
 ?.2.  Стационарные  (косвенные)  методы  .  .  ,  . 	. 	...
 3.2.1. 	Радиометрические  методы  (60).  3.2.2,  Электроме  фйче-
ские  методы  (64).  3.2.3.  Тензиометрические  методы  (70).
 3.2.4. 	Прочие  методы  (71)
 Глава  4.  Водные  свойства  почвы
 4.1. 	Влагоемкость
 4.1.1. 	Гигроскопическая  влажность  (72).  4.1  2.  Максимальная
 гигроскопичность  (73). 	41.3.  Влажность  завядания  (74).
 4.14.  Максимальная  молекулярная  влагоемкость  (78).
 4.1.5. 	Влажность  разрыва  капиллярных  связей  (80).
 4.1.6. 	Наименьшая  влагоемкость  (81). 	4.1.7.  Капиллярная
 влагоемкость  (84).  4.1.8.  Полная  влагоемкость  (87).
 4.2. 	Водопроницаемость
 4.3. 	Практическое  применение  результатов  измерения  влажно¬
сти  и  водных  свойств  почвы
 Глава  5.  Энергетическое  состояние  почвенной  влаги  ...»
 5.1. 	Потенциал  влаги  и  его  составляющие  . 	. 	. 	. 	^
 5.2. 	Методы  измерения  потенциала  воды  в  почве  . 	. 	.
 5.2.1. 	Гигроскопический  метод  (ПО).  5.2.2.  Психрометриче¬
ский  метод  (113). 	5.2.3.  Криоскопический  метод‘(116),
 5.2.4.  Мембранные  (манометрические)  методы  (123)
 5.3. 	Применение  данных  об  энергетическом  состоянии  почвенной
 влаги
 Глава  6.  Физико-механические  свойства  почвы
 6.1. 	Липкость
 6.2. 	Пластичность
 6.3. 	Набухание
 6.4. 	Усадка
 6.5.  Твердость  			 ,
 Глава  7.  Температура  почвы
 7.1. 	Жидкостные  термометры
 7.1.1. 	Минимальные  термометры  (170). 	7  1.2.  Максимальные
 термометры  (171)  7.13.  Срочные  термометры  (172).
 7.2. 	Электрические  термометры
 7.2  1.  Термопары  (178). 	722.  Термометры  сопротивления
 (182)  7  2  3.  Транзисторные  термометры  (184)
 Приложения  ...» 		 .
 Литература  . 	, 	, 	.  f  , 	• 	»  f  , 	, 	,
 3
 5
 11
 29
 39
 41
 49
 54
 55
.60
 72
 90
 96
 104
 1Ю
 148
 154
 156
 159
 162
 164
 168
 169
 178
 187
 199

ФИЗИКА
 ПОЧВ
 ИЗДАТЕЛЬСТВО
 ЛЕНИНГРАДСКОГО
 УНИВЕРСИТЕТА
 ♦  ♦  •
♦  ♦♦
44#
 4  ♦  ♦
4  ♦  ♦
44  ♦
►  ♦
 4
4
♦
 44  ♦
 А  •
 4  *  *
 -44  ♦  •
 4  4#
 '
 44  ♦  •
 44  о
 9
 4  4  ♦  •  »
 44  ♦
 4
 4  4  ♦  •  •
 44  •
 •
 44  ♦  •
 44  •
 •
 44  ♦  f
 44  •
 9
 4*4  ♦  ♦  '
 44  •
 •
 44  ♦  •
 44  •
 .
 ♦  ♦♦•
 4  4  ♦
 44  4  •  •
 44  •
 .
 44  4  •  *
 44  •
 .
 44  4  •  *
 44  •
 •
 44  4  *  *
 44  •
 •