ОСОБЛИВОСТІ ДОСЛІДЖЕННЯ ҐРУНТІВ ЗА ВИВЧЕННЯ СТУДЕНТАМИ АГРОБІОЛОГІЧНОГО ФАКУЛЬТЕТУ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ «АГРОФІЗИКА»
Бережняк М.Ф., канд. с.-г. наук, доцент кафедри ґрунтознавства та охорони ґрунтів ім. М.К. Шикули Національного університету біоресурсів і природокористування України
Ґрунт один із важливих об’єктів дослідження в агрофізиці, ключова складова продукційного процесу для рослин. Адже саме ґрунт забезпечує рослини елементами живлення і водою, перетворює сонячну радіацію в тепло, зберігає його у ґрунтовій товщі, акумулює атмосферні опади і є сприятливим середовищем для кореневої системи рослин і ґрунтових організмів, регулює процеси водо-, тепло-, повітрепереносу між ґрунтом та приземним шаром атмосфери.
На першому лабораторному занятті студенти знайомляться із технікою закладки ґрунтового розрізу та відбору зразків ґрунту для лабораторних аналізів. За допомогою викладачів проводять морфолого-генетичний опис та виділяють горизонти із яких відбирають характерні ґрунтові агрегати для вивчення розмірів й форми структурних окремостей та кількість пор у них різної величини, візуально і за допомогою лупи.
Обабіч розрізу проводять також низку агрофізичних досліджень: щільність ґрунту методом ріжучого кільця за Качинським, водопроникність методом трубок, температуру ґрунту – колінчатими термометрами Савінова. Окремо визначають гранулометричний склад польовим «мокрим» методом.
Усі ці дослідження оформляються студентами у звіт за роботу із цифровими результатами та фіксацією фотовідбитками окремих робочих моментів. Ця лабораторна робота у польових умовах на початку теоретичного курсу «Агрофізика» розкриває студентам бачення ґрунту, як основного компоненту в агроблоці «ґрунт-рослина-приземний шар атмосфери» і полегшує сприйняття окремих властивостей ґрунту та методів їх дослідження.
Потім в лабораторних умовах студенти визначають питому поверхню різних суглинкових ґрунтів адсорбційно-статичним методом за Кутіликом. Питома поверхня ґрунтів у великій мірі залежить від їх дисперсності і тісно пов’язана із мінералогічним і хімічним складом. Цей метод базується на сорбції води ґрунтовими частками за відносної вологості повітря 20%, що створюється в ексикаторі над насиченим розчином оцтовокислого калію. За таких умов абсолютно сухий ґрунт з часом покривається мономолекулярним шаром води, маса якої постійно установлюється в експерименті. Якраз відсоткова вологість ґрунту (Wm) на цей період разом із мольною масою води (М), кількістю молекул в 1 молі (N) і площею, що займає одна молекула води (W0) є основою для обрахунку загальної питомої поверхні даного ґрунту, яка є його важливою фізичною характеристикою, що впливає на явища поглинання мінеральних зольних речовин, парів і газів, руху у ґрунті води і повітря, чим більша питома поверхня часток, тим більша родючість ґрунтів.
Особливе значення у студентських дослідженнях, як із теоретичної, так і з практичної сторони належить поведінці і руху води у ґрунтовій товщі за різного ступеня її зволоження, що описується законом Дарсі. З агрономічної точки зору важливо знати і вміти визначати різні форми води у ґрунті та її доступність для рослин, що експериментально досліджується при вивченні ґрунтово-гідрологічних констант.
На лабораторних заняттях студенти визначають такий низький рівень вологості за якого проходить стійке в’янення рослин (ВСВ) методом вегетаційних мініатюр. Цей метод тривалий у часі, але корисний для майбутніх фахівців-агрономів, оскільки вони мають можливість відібрати зразки ґрунтів різної генези, створити оптимальні умови їх зволоження, внести мінеральні добрива для успішної вегетації культури, підготувати проростки, а потім контролювати і оптимізовувати ріст і розвиток висадженої культури.
На певній стадії експерименту сприятливі умови росту і розвитку закінчуються і рослини з часом відчувають дефіцит ґрунтової вологи і починають в’янути. Якраз цей рівень вологи (ВСВ) є вже недоступний для рослин і застосовується при розрахунку запасів продуктивної води.
Друге важливе дослідження ґрунтово-гідрологічних констант – вологість розриву капілярних зв’язків (ВРК) за методом С.І. Долгова і В.Б. Мацкевича. Величину ВРК використовують у практичних цілях при налаштуванні автоматизованого поливу посівів. Суть методу полягає у тому, що за вологості нижче ВРК рух солей до випаровувальної поверхні втрачається, адже розчинені речовини можуть рухатися із капілярною течією вологи до поверхні ґрунту лише у тому випадку, якщо вологість перевищує ВРК. В лабораторному експерименті 200 г повітряно-сухого ґрунту, просіяного через сито розміром 1 мм, ретельно перемішують із сухим дрібнокристалічним сірчанокислим натрієм – 10 г. Із такої суміші ґрунту беруть серію наважок (6 по 30 г), які поміщають в алюмінієві бюкси. До кожного із бюксів додають неоднакову кількість води від меншої до більшої, перемішують із ґрунтом, ущільнюють зволожений ґрунт у бюксі і чекають певний час дві-три доби, коли за різної вологості на поверхні ґрунту з’являються вицвіти солей, якраз ця вологість вище ВРК. Вологість розриву капілярів визначають у першому із бюксів, рахуючи від більшої вологості, де виділення солей не спостерігається.
Температура ґрунту – важливий екологічний фактор продуктивності біогеоценозів, провідний компонент мікроклімату ґрунту, що дуже впливає на різноманітні процеси, які відбуваються у ньому. Функцією від температури ґрунту є швидкість хімічних реакцій, поверхневий натяг ґрунтового розчину, фізичне випаровування, дифузія, характер поширення у ґрунті кореневих систем, а в цілому оптимальний ріст та розвиток рослин. На одній із лабораторних робіт студенти визначають теплофізичні характеристики ґрунтів згідно закону Фур’є: кількість тепла, що переноситься через одиницю площі в одиницю часу (qт, кал/см2 добу) прямо пропорційна теплопровідності ґрунту (λт кал/см добу) і градієнту температури (dт/dz ºС/см). Для розрахунку цих показників були використані реальні дисертаційні дані добового ходу температури ґрунту на глибинах 5, 10, 15 і 20 см з інтервалом часу дві години.
|
Технології обробітку |
Глибина, см |
Час доби, годин |
|||||
|
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
||
|
традиційна, що базується на оранці |
повітря |
15,0 |
20,3 |
22,7 |
25,5 |
26,0 |
22,8 |
|
поверхнева |
15,6 |
18,3 |
20,2 |
20,7 |
27,0 |
22,2 |
|
|
5 |
15,4 |
16,1 |
17,4 |
18,7 |
19,8 |
19,9 |
|
|
10 |
15,9 |
16,1 |
16,8 |
17,9 |
18,7 |
19,2 |
|
|
15 |
16,3 |
16,3 |
16,5 |
17,1 |
17,7 |
18,2 |
|
|
20 |
16,4 |
16,4 |
16,4 |
16,6 |
17,2 |
17,7 |
|
доцент Бережняк М.Ф.
Normal
0
false
false
false
false
RU
X-NONE
X-NONE
DefSemiHidden="false" DefQFormat="false" DefPriority="99"
LatentStyleCount="371">
UnhideWhenUsed="true" QFormat="true" Name="heading 2" >
UnhideWhenUsed="true" QFormat="true" Name="heading 3" >
UnhideWhenUsed="true" QFormat="true" Name="heading 4" >
UnhideWhenUsed="true" QFormat="true" Name="heading 5" >
UnhideWhenUsed="true" QFormat="true" Name="heading 6" >
UnhideWhenUsed="true" QFormat="true" Name="heading 7" >
UnhideWhenUsed="true" QFormat="true" Name="heading 8" >
UnhideWhenUsed="true" QFormat="true" Name="heading 9" >
Name="index 1" >
Name="index 2" >
Name="index 3" >
Name="index 4" >
Name="index 5" >
Name="index 6" >
Name="index 7" >
Name="index 8" >
Name="index 9" >
UnhideWhenUsed="true" Name="toc 1" >
UnhideWhenUsed="true" Name="toc 2" >
UnhideWhenUsed="true" Name="toc 3" >
UnhideWhenUsed="true" Name="toc 4" >
UnhideWhenUsed="true" Name="toc 5" >
UnhideWhenUsed="true" Name="toc 6" >
UnhideWhenUsed="true" Name="toc 7" >
UnhideWhenUsed="true" Name="toc 8" >
UnhideWhenUsed="true" Name="toc 9" >
Name="Normal Indent" >
Name="footnote text" >
Name="annotation text" >
Name="header" >
Name="footer" >
Name="index heading" >
UnhideWhenUsed="true" QFormat="true" Name="caption" >
Name="table of figures" >
Name="envelope address" >
Name="envelope return" >
Name="footnote reference" >
Name="annotation reference" >
Name="line number" >
Name="page number" >
Name="endnote reference" >
Name="endnote text" >
Name="table of authorities" >
Name="macro" >
Name="toa heading" >
Name="List" >
Name="List Bullet" >
Name="List Number" >
Name="List 2" >
Name="List 3" >
Name="List 4" >
Name="List 5" >
Name="List Bullet 2" >
Name="List Bullet 3" >
Name="List Bullet 4" >
Name="List Bullet 5" >
Name="List Number 2" >
Name="List Number 3" >
Name="List Number 4" >
Name="List Number 5" >
Name="Closing" >
Name="Signature" >
UnhideWhenUsed="true" Name="Default Paragraph Font" >
Name="Body Text" >
Name="Body Text Indent" >
Name="List Continue" >
Name="List Continue 2" >
Name="List Continue 3" >
Name="List Continue 4" >
Name="List Continue 5" >
Name="Message Header" >
Name="Salutation" >
Name="Date" >
Name="Body Text First Indent" >
Name="Body Text First Indent 2" >
Name="Note Heading" >
Name="Body Text 2" >
Name="Body Text 3" >
Name="Body Text Indent 2" >
Name="Body Text Indent 3" >
Name="Block Text" >
Name="Hyperlink" >
Name="FollowedHyperlink" >
Name="Document Map" >
Name="Plain Text" >
Name="E-mail Signature" >
Name="HTML Top of Form" >
Name="HTML Bottom of Form" >
Name="Normal (Web)" >
Name="HTML Acronym" >
Name="HTML Address" >
Name="HTML Cite" >
Name="HTML Code" >
Name="HTML Definition" >
Name="HTML Keyboard" >
Name="HTML Preformatted" >
Name="HTML Sample" >
Name="HTML Typewriter" >
Name="HTML Variable" >
Name="Normal Table" >
Name="annotation subject" >
Name="No List" >
Name="Outline List 1" >
Name="Outline List 2" >
Name="Outline List 3" >
Name="Table Simple 1" >
Name="Table Simple 2" >
Name="Table Simple 3" >
Name="Table Classic 1" >
Name="Table Classic 2" >
Name="Table Classic 3" >
Name="Table Classic 4" >
Name="Table Colorful 1" >
Name="Table Colorful 2" >
Name="Table Colorful 3" >
Name="Table Columns 1" >
Name="Table Columns 2" >
Name="Table Columns 3" >
Name="Table Columns 4" >
Name="Table Columns 5" >
Name="Table Grid 1" >
Name="Table Grid 2" >
Name="Table Grid 3" >
Name="Table Grid 4" >
Name="Table Grid 5" >
Name="Table Grid 6" >
Name="Table Grid 7" >
Name="Table Grid 8" >
Name="Table List 1" >
Name="Table List 2" >
Name="Table List 3" >
Name="Table List 4" >
Name="Table List 5" >
Name="Table List 6" >
Name="Table List 7" >
Name="Table List 8" >
Name="Table 3D effects 1" >
Name="Table 3D effects 2" >
Name="Table 3D effects 3" >
Name="Table Contemporary" >
Name="Table Elegant" >
Name="Table Professional" >
Name="Table Subtle 1" >
Name="Table Subtle 2" >
Name="Table Web 1" >
Name="Table Web 2" >
Name="Table Web 3" >
Name="Balloon Text" >
Name="Table Theme" >
Name="List Paragraph" >
Name="Intense Quote" >
Name="Subtle Emphasis" >
Name="Intense Emphasis" >
Name="Subtle Reference" >
Name="Intense Reference" >
UnhideWhenUsed="true" Name="Bibliography" >
UnhideWhenUsed="true" QFormat="true" Name="TOC Heading" >
Name="Grid Table 1 Light Accent 1" >
Name="Grid Table 6 Colorful Accent 1" >
Name="Grid Table 7 Colorful Accent 1" >
Name="Grid Table 1 Light Accent 2" >
Name="Grid Table 6 Colorful Accent 2" >
Name="Grid Table 7 Colorful Accent 2" >
Name="Grid Table 1 Light Accent 3" >
Name="Grid Table 6 Colorful Accent 3" >
Name="Grid Table 7 Colorful Accent 3" >
Name="Grid Table 1 Light Accent 4" >
Name="Grid Table 6 Colorful Accent 4" >
Name="Grid Table 7 Colorful Accent 4" >
Name="Grid Table 1 Light Accent 5" >
Name="Grid Table 6 Colorful Accent 5" >
Name="Grid Table 7 Colorful Accent 5" >
Name="Grid Table 1 Light Accent 6" >
Name="Grid Table 6 Colorful Accent 6" >
Name="Grid Table 7 Colorful Accent 6" >
Name="List Table 1 Light Accent 1" >
Name="List Table 6 Colorful Accent 1" >
Name="List Table 7 Colorful Accent 1" >
Name="List Table 1 Light Accent 2" >
Name="List Table 6 Colorful Accent 2" >
Name="List Table 7 Colorful Accent 2" >
Name="List Table 1 Light Accent 3" >
Name="List Table 6 Colorful Accent 3" >
Name="List Table 7 Colorful Accent 3" >
Name="List Table 1 Light Accent 4" >
Name="List Table 6 Colorful Accent 4" >
Name="List Table 7 Colorful Accent 4" >
Name="List Table 1 Light Accent 5" >
Name="List Table 6 Colorful Accent 5" >
Name="List Table 7 Colorful Accent 5" >
Name="List Table 1 Light Accent 6" >
Name="List Table 6 Colorful Accent 6" >
Name="List Table 7 Colorful Accent 6" >