Kılcal nem kapasitesi- toprak ve zeminlerin ağırlık veya hacim yüzdesi veya cinsinden ifade edilen, kalınlıkları içinde mümkün olan maksimum kılcal su miktarını (yerçekimi formuna geçiş olmadan) tutma yeteneği; metreküp 1 hektar için. Bu nedenle kılcal su kapasitesi, toprağın su tutma kapasitesinin kılcal-menisküs kuvvetleri tarafından belirlenen üst sınırını temsil eder. Bu nedenle kılcal nem kapasitesinin değeri (kılcal su tutma kapasitesi) genel olarak toprakların ve toprakların kılcal gözenekliliğine karşılık gelir. Topraklardaki kılcal ve kılcal olmayan gözeneklilik arasındaki sınır ve farklar keyfi olduğundan ve bir dizi geçişle temsil edildiğinden, kılcal nem kapasitesinin değeri biraz keyfidir, bir dizi faktöre bağlı olarak değişir.
Seviye yakın olduğunda (1,5-2,0 m) yeraltı suyu Kılcal saçak toprak kalınlığını yüzeye kadar ıslattığında, toprağın kılcal nem kapasitesi en büyük değerlerle karakterize edilir, çünkü kılcal nem kapasitesi bu durumda ince ve büyük gözenekler ve kılcal damarların menisküslerinin toplam emme aktivitesinden kaynaklanır. Bu durumda kılcal nem kapasitesi topraktaki kılcal destekli su içeriğinin mümkün olan maksimum değerine karşılık gelir. Kılcal nem kapasitesinin en doğru değeri bu durumda arazide toprak yüzeyinden yeraltı suyu seviyesine kadar katman katman nem oluşturularak belirlenir. 1,5 metrelik ortalama katman için killi topraklar bu hacimce %30-40'a veya yaklaşık 4500-6000 m3/ha'ya karşılık gelir.
Derin yeraltı suyu seviyesinde toprağın kılcal nem kapasitesi yalnızca nispeten ince gözeneklerin ve kılcal damarların çalışmasıyla ilişkilidir. Bu durumda değeri, toprakta tutulan kılcal asılı suyun mümkün olan maksimum hacmine karşılık gelir. Kılcal askıda su durumunda nem kapasitesi değeri yapıya ve yapıya bağlı olarak değişir. mekanik bileşim 1 metrelik katman için 2000-3500 m3/ha ve 1,5 metrelik katman için 3000-5250 m3/ha olan %20-35 hacim aralığındaki topraklar.
Çoğu zaman, kılcal askıda suya ilişkin nem kapasitesine en düşük nem kapasitesi (HB) adı verilir. P.S. tarafından tanıtılan bu terim. Kossovich, derin yeraltı suyu seviyesindeki topraklarda, artan kılcal saçakların destekleyici etkisinin bulunmadığı ve gözenekli toprak sisteminin, yerçekimi suyunun serbest çıkışından sonra kalan en küçük miktarda nemi tuttuğu fikrine dayanmaktadır.
Kılcal nem kapasitesi, toprağın su tutma kapasitesini açıkça aşan bir su hacmi ile toprağın uzun süreli ön nemlendirilmesi yöntemiyle laboratuvarda veya sahada bir monolit üzerinde belirlenebilir. Suyla dolan toprak belirli bir süre buharlaşmaya karşı korunur. Yerçekimi suyuna birkaç gün boyunca toprak ufuklarından serbestçe akma fırsatı verilir. Daha sonra toprakta tutulan nem miktarı belirlenir. Bu değer toprağın kılcal (askıda) nem kapasitesine (en düşük nem kapasitesine) karşılık gelecektir. Belirli tarla koşulları için belirlenen kılcal nem kapasitesine toprağın tarla nem kapasitesi (saha sınırlayıcı nem kapasitesi, tarla su tutma kapasitesi) adı verilir.
Toprak doğal şartlarda bu “sınır” miktarın üzerinde kılcal su tutamaz. Toprak neminin su tutma kapasitesinin ötesinde artması, aşağı doğru akan veya yeraltı suyunu besleyen yerçekimi suyunun oluşmasına neden olur.
Toprağın “maksimum alan nem kapasitesi” (MFC) kavramı, su ıslahı uygulamalarında yaygın olarak kullanılan önemli bir hidrolojik özelliktir. Maksimum alan nem kapasitesinin değeri bir dizi faktöre bağlıdır.
Killi ağır mekanik bileşime sahip topraklar, 1 metrelik bir katman için 3500-4000 m3/ha, hafif kumlu tınlı ve kumlu mekanik bileşime sahip topraklar - 2000-2500 m3/ha gibi geniş bir alan nem kapasitesine sahiptir. İyi gelişmiş yumrulu taneli yapıya sahip topraklar genellikle orta düzeyde ortalama alan nem kapasitesine sahiptir - 1 metrelik katman için 2500-3000 m3/ha; Yapısız topraklar daha yüksek alan nem kapasitesi ile karakterize edilir. Aşağıda, çeşitli mekanik bileşimlerdeki toprakların gözeneklilik yüzdesi cinsinden tarla nem kapasitesi değerleri verilmiştir:

M = P - m + k,

Su kaybı katsayısı değerlerinden, yerçekimi suyu girdiğinde yeraltı suyu seviyesindeki artışın yoğunluğunun, toprağın mekanik bileşimi ne kadar ağır olursa o kadar arttığı açıktır. Böylece, kilde, yeraltı suyuna sızan ve giren her milimetrelik yerçekimi suyu, yeraltı suyu seviyesini 3-10 cm, tınlılarda - 2-3 cm, kumlarda çok daha az - 0,3-0,5 cm artırabilir.
Tarlanın nem kapasitesindeki nem açığı bilinerek, toprak ufuklarının kalınlığında su tutma kapasitesinin üzerinde nemlendiğinde ortaya çıkan serbest yerçekimi suyunun miktarını belirlemek mümkündür. Toprak kalınlığında oluşan yerçekimi suyu miktarı, verilen suyun hacmi ile tarla nem kapasitesi açığının hacmi arasındaki farktır ve aşağıdaki ifadeyle gösterilebilir:

B = M - (P - m),

TOPRAĞIN NEM KAPASİTESİ VE BELİRLENMESİ İÇİN YÖNTEMLER konusu hakkında daha fazla bilgi:

1. Stabil bir nişasta substratı (Caraway yöntemi) ile amiloklasik yöntem kullanılarak kan serumu, idrar ve duodenal içerikteki a-amilaz aktivitesinin belirlenmesi.

Topraktaki su, toprak oluşumunun ana faktörlerinden biri ve verimliliğin en önemli koşullarından biridir. Özellikle ıslah açısından önemli su, toprağın ve bitkinin katı ve gaz fazları ile karmaşık bir ilişki içinde olan fiziksel bir sistem olarak elde edilir (Şekil 9). Toprakta su eksikliği hasatı olumsuz yönde etkiler. Sadece bitkilerin normal büyümesi ve gelişmesi için gerekli içeriğe sahiptir. sıvı su Uygun hava ve termal koşullar altında toprakta bulunan besin ve besin maddelerinden yüksek verim alabilirsiniz. Topraktaki suyun ana kaynağı, her milimetresi hektar başına 10 m3 veya 10 ton su olan yağışlardır. Dünya üzerinde sürekli bir su döngüsü vardır. Bu, aşağıdaki bağlantıları içeren sürekli devam eden bir jeofizik süreçtir: a) suyun dünya okyanuslarının yüzeyinden buharlaşması; b) buharların atmosferdeki hava akımları yoluyla aktarılması; c) okyanus ve kara üzerinde bulutların ve yağışların oluşması; d) Suyun Dünya yüzeyinde ve iç kısmında hareketi (yağış birikmesi, akıntı, sızma, buharlaşma). Topraktaki su içeriği belirlenir iklim koşulları Bölgeler ve toprağın su tutma kapasitesi. Toprağın dış nem dolaşımındaki ve iç nem değişimindeki rolü, nem, su geçirgenliği ve nem kapasitesi gözle görülür şekilde arttığında ancak azaldığında ekimi sonucunda artar. yüzey akışı ve faydasız buharlaşma.

Toprak nemi

Topraktaki su içeriği şiddetli kurumadan (fizyolojik kuruluk) tam doygunluğa ve su basmasına kadar değişir. Mutlak kuru toprağa göre ağırlıkça veya hacimce yüzde olarak ifade edilen, toprakta mevcut olan su miktarına toprak nemi denir. Toprağın nemini bilerek toprak nemi rezervini belirlemek zor değildir. Aynı toprak, farklı derinliklerde ve toprak profilinin belirli alanlarında eşit olmayan şekilde nemlendirilebilir. Toprak nemi şunlara bağlıdır: fiziksel özellikler su geçirgenliği, nem kapasitesi, kılcallık, spesifik yüzey alanı ve diğer nem koşulları. Büyüme mevsimi boyunca toprak nemini değiştirmek ve uygun nem koşulları yaratmak tarım teknikleri kullanılarak sağlanır. Her toprağın genetik ufuklara göre değişen kendi nem dinamikleri vardır. Belirli bir anda belirli bir noktada topraktaki brüt (mutlak) nem miktarıyla karakterize edilen ve toprağın ağırlığının veya hacminin yüzdesi olarak ifade edilen mutlak nem ile şu şekilde hesaplanan bağıl nem arasında bir ayrım yapılır: gözeneklilik yüzdesi (toplam nem kapasitesi). Toprak nemi farklı yöntemlerle belirlenir.

Toprak nem kapasitesi

Nem kapasitesi, toprağın belirli bir zamanda üzerindeki kuvvetlerin ve koşulların etkisine karşılık gelen maksimum su miktarını emme ve tutma özelliğidir. dış çevre. Bu özellik nem durumuna, gözenekliliğe, toprak sıcaklığına, toprak çözeltilerinin konsantrasyonuna ve bileşimine, ekim derecesine ve ayrıca toprak oluşumunun diğer faktörlerine ve koşullarına bağlıdır. Humusla zenginleştirilmiş topraklar hariç, toprak ve hava sıcaklığı ne kadar yüksek olursa nem kapasitesi de o kadar düşük olur. Nem kapasitesi genetik ufuklara ve toprak sütununun yüksekliğine göre değişir. Toprak kolonu, şekli kolonun yüksekliğine bağlı olan bir su kolonu içeriyor gibi görünmektedir. toprak toprak aynanın üstünde ve yüzeyden gelen nem koşullarına bağlı olarak. Böyle bir sütunun şekli doğal alana karşılık gelecektir. Bu sütunlar doğal koşullar yılın mevsimlerine, hava koşullarına ve toprak nemindeki dalgalanmalara göre değişir. Su sütunu, toprak işleme ve ıslah koşulları altında optimal olana yaklaşarak değişir. Aşağıdaki nem kapasitesi türleri ayırt edilir: a) dolu; b) maksimum adsorpsiyon; c) kılcal; d) en düşük saha ve maksimum saha nem kapasitesi. Doğada toprağın gelişmesiyle ve endüstriyel koşullarda her türlü nem kapasitesi değişir. Tek bir uygulama (olgun toprağın gevşetilmesi) bile toprağın su özelliklerini iyileştirerek tarlanın nem kapasitesini artırabilir. Ve mineralleri ekleyerek organik gübreler veya diğer nem yoğun maddeler uzun zaman su özelliklerini veya nem tutma kapasitesini geliştirin. Bu, gübre, turba, kompost ve diğer nem yoğun maddelerin toprağa dahil edilmesiyle elde edilir. Perlit, vermikülit ve genişletilmiş kil gibi nem tutucu, yüksek gözenekli, nem yoğun maddelerin toprağa eklenmesiyle bir ıslah etkisi oluşturulabilir.

Radyant enerjinin ana kaynağına ek olarak, ekzotermik, fizikokimyasal ve biyokimyasal reaksiyonlar sırasında açığa çıkan ısı da toprağa girer. Ancak biyolojik ve fotokimyasal işlemler sonucunda elde edilen ısı, toprak sıcaklığını pek değiştirmez. İÇİNDE yaz saati kuru, ısıtılmış toprak ıslanma nedeniyle sıcaklığı artırabilir. Bu ısıya ıslanma ısısı denir. Organik ve mineral (killi) kolloidlerce zengin toprakların zayıf ıslanmasıyla kendini gösterir. Toprağın çok hafif ısınması dünyanın iç ısısından kaynaklanıyor olabilir. Diğer ikincil ısı kaynakları, suyun kristalleşmesi, yoğunlaşması ve donması vb. İşlem sırasında açığa çıkan faz dönüşümlerinin "gizli ısısını" içerir. Mekanik bileşime bağlı olarak humus içeriği, renk ve nem, sıcak ve soğuk topraklar ayırt edilir. Isı kapasitesi, toprağın birim kütlesinin (1g) veya hacminin (1 cm3) sıcaklığını 1°C artırmak için harcanması gereken kalori cinsinden ısı miktarıyla belirlenir. Tablo, nem arttıkça ısı kapasitesinin kum için daha az, kil için daha fazla ve turba için daha da fazla arttığını göstermektedir. Bu nedenle turba ve kil soğuk topraklardır, kumlu topraklar ise sıcaktır. Isıl iletkenlik ve ısıl yayılım. Isı iletkenliği toprağın ısıyı iletme yeteneğidir. Bir bölgeden saniyede geçen kalori cinsinden ısı miktarı olarak ifade edilir. enine kesit 1°C'lik iki yüzey arasındaki sıcaklık farkıyla 1 cm'lik bir katman boyunca 1 cm2. Havayla kuruyan toprağın ısı iletkenliği ıslak toprağa göre daha düşüktür. Bu, su kabukları tarafından birleştirilen bireysel toprak parçacıkları arasındaki büyük termal temasla açıklanmaktadır. Isıl iletkenliğin yanı sıra, ısıl yayılım da ayırt edilir - topraktaki sıcaklık değişimlerinin seyri. Termal yayılma, birim zaman başına birim alan başına sıcaklıktaki değişimi karakterize eder. Isı iletkenliğinin toprağın hacimsel ısı kapasitesine bölünmesine eşittir. Toprağın gözeneklerinde buz kristalleştiğinde, kristalleşme kuvveti ortaya çıkar, bunun sonucunda toprak gözenekleri tıkanır ve sıkışır ve sözde donma kabarması meydana gelir. Büyük gözeneklerde buz kristallerinin büyümesi, küçük kılcal damarlardan su akışına neden olur, burada küçülen boyutlarına göre suyun donması gecikir.

Toprağa giren ısının kaynakları ve harcanması farklı bölgeler için aynı değildir, bu nedenle toprağın termal dengesi hem pozitif hem de negatif olabilir. İlk durumda, toprak verdiğinden daha fazla ısı alır, ikincisinde ise tam tersi olur. Ancak herhangi bir bölgedeki toprağın termal dengesi zamanla gözle görülür şekilde değişir. Toprağın ısı dengesinin günlük, mevsimsel, yıllık ve uzun vadeli olarak düzenlenebilmesi, toprağın daha uygun bir termal rejiminin oluşturulmasını mümkün kılar. Doğal bölgelerdeki toprakların termal dengesi sadece hidro-ıslah yoluyla değil, aynı zamanda uygun tarımsal ıslah ve orman ıslahının yanı sıra bazı tarım teknikleriyle de kontrol edilebilir. Bitki örtüsü toprak sıcaklığını ortalama olarak alır, yıllık ısı dönüşümünü azaltır, terleme ve ısı radyasyonu nedeniyle havanın yüzey katmanının soğumasına katkıda bulunur. Büyük su kütleleri ve rezervuarlar hava sıcaklıklarını ılımlı hale getirir. Bitkilerin sırtlarda ve sırtlarda yetiştirilmesi gibi çok basit önlemler, yaratmayı mümkün kılar. uygun koşullar Uzak Kuzey'deki toprağın termal, hafif, su-hava rejimi. İÇİNDE güneşli günler Sırtlardaki toprağın kök katmanındaki ortalama günlük sıcaklık, düzleştirilmiş yüzeye göre birkaç derece daha yüksektir. Endüstriyel atık enerji ve inorganik doğal kaynaklar kullanılarak elektrik, su ve buharla ısıtmanın kullanılması ümit vericidir.

Bu nedenle, su-hava dengesi ile birlikte toprağın termal rejiminin ve termal dengesinin düzenlenmesi, pratik ve bilimsel olarak büyük önem taşımaktadır. Görev, toprağın termal rejimini kontrol etmek, özellikle donmayı azaltmak ve çözülmesini hızlandırmaktır.

Laboratuvar koşullarında toprağın maksimum nem kapasitesinin yaklaşık olarak maksimum tarla nem kapasitesine karşılık gelen değerini belirlemek mümkündür (Dolgov, 1948). Yığın toprakla çalışırken (örneğin bitki örtüsü kaplarını doldururken), tüplerdeki tespit daha fazla sonuç verecektir. doğru sonuç Nem kapasitesinin sahada belirlenmesinden daha fazlası.
Belirleme için 60-80 cm uzunluğunda cam tüpler alın. iç çap yaklaşık 3 cm. Tüpün alt ucu bez veya gazlı bezle bağlanır. Hazırlanırken toprak havada kuru hale getirilir ve bir elekten (2-3 mm) geçirilir, ancak topraklanmaz.
Toprağı doldururken, ağzında cam tüpün tabanına ulaşan oldukça geniş bir lastik tüpün bulunduğu bir huni yoluyla toprağın dökülmesiyle elde edilen tabaka oluşumunu önlemek için önlemler alınır. Döküldüğünde toprak huniyi ve kauçuk borunun tamamını doldurur. Cam tüpün sürekli vurulması ve döndürülmesiyle, tüpün alt ucunu dökülen topraktan kaldırmadan huniyi kauçuk tüple yavaşça kaldırmaya başlarlar; bu durumda toprak, kauçuk borudan sürekli bir sütun halinde, ayrılmadan çıkar ve cam boruyu doldurur. Bu teknik, toprağı bir tüpe basitçe dökerken kaçınılmaz olan katman oluşumunu önler.
Toprağın sulanması, toprak kolonunun dibe kadar ıslanmayacağı şekilde yapılır; alt kuru bölge küçük olabilir. Günde bir kez toprak nemlendiğinde cam duvarlar aracılığıyla ıslanmanın ilerleyişi kayıt altına alınıyor. Toprak yüzeyinden kurumayı önlemek için tüplerin üstü, içine su doldurulan potasyum aparatlı, su buharına doyurulduktan sonra havanın içeri girmesini sağlayan bir tıpa ile kapatılır.
Suyun hareketi durduktan sonra (30-40 gün sonra) cam tüpler kesilerek her 2 veya 4 cm'de bir katman katman nem miktarı belirlenir. 4-6 cm'lik üst (genellikle suya doymuş) katmanların nemi belirlenir. kuru toprağa bitişik 20-25 cm uzunluğundaki alt geçiş katmanlarında olduğu gibi dikkate alınmaz.
En üst katman hariç tüm katmanlarda geçiş bölgesinin üzerinde nem hafif dalgalanır ve yaklaşık olarak doğal alan ortamında belirlenen maksimum alan nem kapasitesi değerine karşılık gelir.
Laboratuvar ve saha tespitleri arasında tatmin edici bir anlaşma S.I. tarafından bulundu. Sadece üst toprak için borç. Tüm yeraltı numuneleri için laboratuvar tespitleri fazla tahmin edilen değerler verdi.
En düşük nem kapasitesini hızlı bir şekilde belirlemek için (Dolgov'a göre), havayla kuruyan toprak, 30 cm yüksekliğinde bir kaba veya yaklaşık 40 cm yüksekliğinde geniş bir tüpe doldurulur ve büyüme mevsiminde kapları doldururken olduğu gibi aynı toprak sıkışmasını elde etmeye çalışır. . Daha sonra dikkatlice su dökerek nemlendirin. üst kısım toprak sütunu ve bir gün boyunca kapalı bırakın. Bir gün sonra 5 ila 10-15 cm'lik bir katmandaki toprak en düşük nem kapasitesine sahip olacaktır. Toprak sütununun alt kısmında havayla kurumuş toprak kalırsa tespit doğru olacaktır.
Sİ. Dolgov, bitki örtüsü deneylerinin sulanmasını tam nem kapasitesine göre değil, en düşük nem kapasitesine göre hesaplamanın daha doğru olduğunu düşünüyor ve deneyde en düşük nem kapasitesinin% 70 ila 100'ü arasındaki nem dalgalanmalarına izin veriyor.