Instytut Kształtowania i Ochrony środowiska Rok ak. 2012/2013

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

Ćwiczenie z przedmiotu

„FIZYKA I CHEMIA GLEB”

Właściwości fizyko-wodne i retencyjne gleb

Wykonała: Dagmara Klepacka

Inżynieria Środowiska

Grupa 3

Tabela 1: Właściwości fizyczne i wodne profilu glebowego nr 13

Głębokość [m]	Gęstość		Wilgotność w % wagowych przy wodzie gruntowej [m]
	obj. [g*cm^-3]	właść. [g*cm^-3]	0,4		0,7		1,0
			PPW	POS	PPW	POS		PPW	POS
0,1	1,52	2,62	24,3	22,4	19,7	16,4		10,5	7,9
0,3	1,62	2,62	23,0	21,6	17,9	16,0		10,4	7,2
0,5	1,61	2.63	-	-	21,4	20,8		12,4	9,9
0,7	1,73	2,64	-	-	-	-		17,3	16,2
0,9	1,75	2,65	-	-	-	-		18,0	17,6
1,0	1,79	2,65	-	-	-	-		-	-

1. Porowatość gleby (P)

Porowatością nazywamy objętość przestworów między cząsteczkami materiału glebowego. Wyrażamy ją w procentach objętości całej próbki glebowej w nienaruszonym stanie.

Wyróżniamy:

• Porowatość absolutną - gdy w glebie nie ma żadnej wody (oprócz chemicznie związanej).

• Porowatość wolną- gdy w wodzie występuje woda higroskopowa.

Porowatość gleby zależy od:

• Czynników wewnętrznych: skład ziarnowy, zawartość próchnicy

• Tekstury i struktury gleby, fauny glebowej, ilości korzeni

• Czynników zewnętrznych takich jak klimat, zabiegi agrotechniczne

Porowatość ogólną obliczamy ze wzoru: (% objętości)

Gdzie: γ_w- gęstość właściwa gleby (g*cm^-3)

γ_o- gęstość objętościowa gleby (g*cm^-3)

OBLICZENIE POROWATOŚCI OGÓLNEJ WARSTWY GLEBY W PROCENTACH OBJĘTOŚCI

P_0,1 =

P_0,3 =

P_0,5 =

P_0,7 =

P_0,9 =

P_1,0 =

2. Uwilgotnienie gleby (W)

Charakterystyczne stany uwilgotnienia:

• Pełna pojemność wodna- stan nasycenia wodą gleby, przy którym wszystkie przestwory są wypełnione wodą

• Polowa pojemność wodna (PPW)- maksymalna ilość wody, jaką może utrzymać gleba przez długi czas przy całkowitym wyeliminowaniu parowania wody z gleby

• Pojemność okresu suszy (POS)- minimalny dopuszczalny stan uwilgotnienia gleby zapewniający roślinie pobór wody trudno dostępnej za pomocą systemów korzeniowych

Obliczanie wilgotności warstwy gleby w % objętości przy zwierciadle wody gruntowej na poziomach 0,4m 0,7m oraz 1,0m

Wilgotność warstwy gleby obliczamy ze wzoru: W_%obj = W_%wag* ρ_o (% objętościowych)

• DLA ZWIERCIADŁA WODY NA POZIOMIE 0,4m

PPW_0,1 = 24,3 * 1,52 = 37

POS_0,1 = 22,4 * 1,52 = 34

PPW_0,3 = 23,0 * 1,62 = 37

POS_0,3 = 21,6 * 1,62 = 35

• DLA ZWIERCIADŁA WODY NA POZIOMIE 0,7m

PPW_0,1 = 19,7 * 1,52 = 30

POS_0,1 = 16,4 * 1,52 = 25

PPW_0,3 = 17,9* 1,62 = 29

POS_0,3 = 16,0*1,62 = 26

PPW_0,5 = 21,4 * 1,61 = 34

POS_0,5 = 20,8 * 1,61 = 33

• DLA ZWIERCIADŁA WODY NA POZIOMIE 1,0m

PPW_0,1 = 10,5 * 1,52 = 16

POS_0,1 = 7,9 * 1,52 = 12

PPW_0,3 = 10,4 * 1,62 = 17

POS_0,3 = 7,2 * 1,62 = 12

PPW_0,5 = 12,4 * 1,61 = 20

POS_0,5 = 9,9* 1,61 = 16

PPW_0,7 = 17,3 * 1,73 = 30

POS_0,7 = 16,2* 1,73 = 28

PPW_0,9 = 18,0* 1,75 = 31,5

POS_0,9 = 17,6 * 1,75 = 31

Tabela 2: Obliczenie porowatości i przeliczenie wilgotności wagowej na procentową.

Głębokość [m]	Gęstość		Porowatość [%obj]	Wilgotność w %obj. przy wodzie gruntowej [m]
	obj. [g*cm^-3]	właść. [g*cm^-3]		0,4		0,7		1,0
				PPW	POS	PPW	POS	PPW	POS
0,1	1,52	2,62	42	37	34	30	25	16	12
0,3	1,62	2,62	38	37	35	29	26	17	12
0,5	1,61	2.63	39	-	-	34	33	20	16
0,7	1,73	2,64	35	-	-	-	-	30	28
0,9	1,75	2,65	34	-	-	-	-	31,5	31
1,0	1,79	2,65	32	-	-	-	-	-	-

3.Zapasy wody w glebie (Z)

Zapasy wody w warstwie gleby lub całym profilu glebowym można wyrazić w mm słupa wody. Zapas ten często podawany jest także w jednostkach objętości wody w warstwie gleby na powierzchni 1m² lub 1ha [m³/m² lub m²/ha].

Zapasy wody w glebie obliczamy ze wzoru:

gdzie: h – miąższość warstwy gleby [mm]

W_%obj - wilgotność objętościowa [%]

OBLICZENIE ZAPASU WODY PRZY 1 METROWYM PROFILU GLEBOWYM PRZY PEŁNEJ POJEMNOŚCI WODNEJ

Z_{peł.poj.wod.} = = 376 mm

OBLICZENIE ZAPASU WODY GROMADZONEJ W 1m PROFILU GLEBOWEGO PRZY PPW I POS

1.DLA ZWIERCIADŁA WODY NA GŁĘBOKOŚCI O,4m

Z_PPW(0,4) = 364,5 mm

Z_POS(0,4) =

2.DLA ZWIERCIADŁA WODY NA GŁĘBOKOŚCI 0,7m

Z_PPW(O,7)=

Z_POS(0,7) =

3.DLA ZWIERCIADŁA WODY NA GŁĘBOKOŚCI 1,0m

Z_PPW(1,0)=

Z_POS(1,0)=

Tabela 3: zestawienie zapasów wody w [mm] w profilu glebowym

Pełna pojemność wodna [mm]	Zapasy wody przy PPW i POS [mm]
	Głębokość zwierciadła wody gruntowej [m]
	0,4	0,7	1,0
376	PPW=364,5 POS=355,5	PPW=324 POS=306	PPW=229 POS=198

4. Retencja wody

Wzór: ΔRe= Z_PPW-Z_POS [mm]

1. Dla zwierciadła wody gruntowej na głębokości 0,4m.

ΔRe_(0,4) = 364,5-355,5 = 9mm

2. Dla zwierciadła wody gruntowej na głębokości 0,7m.

ΔRe_(0,7) = 324-306= 18mm

3. Dla zwierciadła wody gruntowej na głębokości 1,0m.

ΔRe_(1,0) = 229-198= 31mm

5. Odciekalność i współczynnik odciekalności

Odciekalność gleby- zdolność oddawania wody pod wpływem sił ciężkości.

Odciekalność gleby obliczamy ze wzoru:

Obliczenie odciekalności statycznej oraz współczynnika odciekalności (E) profilu glebowego dla zwierciadła wody na poziomie 0,4m, 0,7m, 1,0m.

ODCIEKALNOŚĆ_(0,4) = Z_{peł. PW} – Z_PPW(0,4) = 376- 364,5 = 11,5mm.

ODCIEKALNOŚĆ_(0,7) = Z_{PEŁ. PW} – Z_PPW(0,7) = 376- 324 = 52mm.

ODCIEKALNOŚĆ_(1,0) = Z_{PEŁ. PW}– Z_PPW(1,0) = 376 – 229 = 147mm.

Współczynnik odciekalności (E)

Współczynnikiem odciekalności nazywamy objętość wody swobodnie odciekającej z monolitu glebowego w pełni nasycenia przez objętość monolitu razy 100%.

Współczynnik odciekalności obliczamy ze wzoru:

Obliczenie współczynnika odciekalności:

E_(0,4) =

E_(0,7) =

E_{(1,0) =}

Tabela 4: zestawienie odciekalności

Poziom wody gruntowej [m]	Pełna pojemność wodna [mm]	Polowa pojemność wodna [mm]	Ociekalność [mm]	Współczynnik odciekalności [% obj.]
0,4	376	364,5	11,5	2,9
0,7		324	52	7,4
1,0		229	147	14,7

6. Przewiewność gleby

Przewiewność gleby to zdolność utrzymywania powietrza

Przewiewność gleby obliczamy ze wzoru:

Przewiewność=

Obliczenie przewiewności gleby:

Przewiewność_(1,0) =

Tabela 5:Skład granulometryczny gleb obiektu

Nr profilu glebowego	Warstwa gleby	Zawartość procentowa frakcji			Opis gleby – grupa mechaniczna
		Spławialnej <0,02mm	Pyłowej 0,02-0,1mm	Piaszczystej 0,1-1,0mm
18	0-25	18	18	64	piasek gliniasty mocny (pgm)
	25-80	37	21	42	glina lekka (gl)
	80-150	39	22	39	glina lekka (gl)
23	0-30	25	20	55	glina lekka (gl)
	30-50	21	23	56	glina lekka (gl)
	50-150	37	21	42	glina lekka (gl)
28	0-30	25	29	46	glina lekka (gl)
	30-60	18	34	48	piasek gliniasty mocny (pgm)
	60-150	45	27	28	glina średnia (gs)
33	0-30	35	28	37	glina lekka (gl)
	30-70	20	25	55	glina lekka (gl)
	70-130	43	29	28	glina średnia (gs)
	130-150	35	35	30	glina średnia (gs)
38	0-30	35	27	38	glina średnia (gs)
	30-80	38	23	39	glina średnia (gs)
	80-150	25	23	52	glina lekka (gl)

Tabela 6: określenie maksymalnych efektywnych zapasów wody możliwych do zmagazynowania w czynnej warstwie gleby

Profil glebowy	Warstwa [cm]	Grunty orne h=0,6m						Użytki zielone h=0,4m
		R1 %	Z1	R2 %	Z2	Ze	R1 %		Z1	R2 %	Z2	Ze
pgm25gl	0-25	28	175	18,2	125	50	-		-	-	-	-
	25-60	30		22,5			-		-	-	-	-
gl150l	0-30	30	180	20,4	124,5	55,5	-		-	-	-	-
	30-50	30		20,4			-		-	-	-	-
	50-60	30		22,5
gl30pgm60gs	0-30	30	174	20,4	111,6	62,4	-		-	-	-	-
	30-60	28		16,8			-		-	-	-	-
gl70gs	0-30	-	-	-	-	-	35		140	23,8	92,4	47,6
	30-40	-	-	-	-	-	35			21
gs80gl	0-30	-	-	-	-	-	40		160	27,2	112	48,4
	30-40	-	-	-	-	-	40			30

R1-uwilgotnienie w okresie wiosennym odpowiadające PPW

R2-uwilgotnienie w okresie lata odpowiadające POS

Z1-zapasy wody gromadzone w czynnej warstwie gleby w okresie wiosennym

Z2- zapasy wody gromadzone w czynnej warstwie gleby w okresie letnim

Ze- max efektywne zapasy wody w czynnej warstwie gleby

Tabela 7: Max ilość wody łatwo dostępnej dla roślin możliwa do zmagazynowania w czynnej warstwie gleby

Profil glebowy	Grunty orne			Użytki zielone
	Ze [mm]	F[ha]	V[m^3]		Ze [mm]	F[ha]	V[m^3]
pgm25gl	50				-	-	-
gl150l	55,5				-	-	-
gl30pgm60gs	62,4				-	-	-
gl70gs	-	-	-		47,6
gs80gl	-	-	-		48,4

Ze-zapasy efektywne w czynnej warstwie gleby

F- powierzchnia pola

V- objętość wody możliwa do zmagazynowania w glebie