Instytut Kształtowania i Ochrony Środowiska

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

Ćwiczenie z przedmiotu

„Fizyka i chemia gleb”

Temat:

Właściwości fizyczne i wodne profilu glebowego.

Profil glebowy nr 46

Wykonała:

Paulina Pszon

Inżynieria i Gospodarka Wodna

Rok I, Grupa III

Rok akademicki 2013/2014

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:

P_o= $\frac{\rho - \ \rho o}{\rho}$ * 100%

Gdzie:

P_o - porowatość ogólna

Ρ – gęstość właściwa gleby

ρ_o – gęstość objętościowa

100% - przeliczenie na procenty

Obliczenie porowatości ogólnej warstwy gleby w procentach objętości

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)

1. Głębokość wody gruntowej na poziomie 0,4m:

PPW_(0,1) = 27,0* 1,48= 40 %

POS_(0,1) = 26,3 * 1,48 = 39 %

PPW_(0,3) = 26,6 * 1,52 = 40 %

POS_(0,3) = 26,1 * 1,52 = 40 %

1. Głębokość wody gruntowej na poziomie 0,7m:

PPW_(0,1) = 22,1 * 1,48 = 33 %

POS_(0,1) = 20,1 * 1,48 = 30%

PPW_(0,3) = 21,8 * 1,52 = 33 %

POS_(0,3) = 20,1 * 1,52 = 31%

PPW_(0,5) = 22,2 * 1,60 = 36%

POS_(0,5) = 21,3 * 1,60 = 34 %

1. Głębokość wody gruntowej na poziomie 1,0m:

PPW_(0,1) = 16,9 * 1,48 = 25 %

POS_(0,1) = 14,5* 1,48 = 21%

PPW_(0,3) = 16,8 *1,52 = 26 %

POS_(0,3) = 15,3 * 1,52 = 23%

PPW_(0,5) = 16,7 * 1,60 = 27%

POS_(0,5) = 14,9 * 1,60 = 24%

PPW_(0,7) = 17,1 * 1,70 = 29%

POS_(0,7) = 15,4 * 1,70 = 26%

PPW_(0,9) = 19,3 * 1,73 = 33%

POS_(0,9) = 18,9 * 1,73 = 33%

(Wszystkie wyniki zaokrąglone do pełnych % objętościowych)

Tabela 1: Właściwości fizyczne i wodne profilu glebowego nr 46

(zestawienie obliczonych wilgotności objętościowych oraz porowatości)

Głębokość [m]	Gęstość	Porowatość [%obj]	Wilgotność w %obj. przy wodzie gruntowej [m]
	obj. [g*cm^-3]	właść. [g*cm^-3]
0,1	1,48	2,57	42,4
0,3	1,52	2,62	41,9
0,5	1,60	2.62	38,9
0,7	1,70	2,67	36,3
0,9	1,73	2,68	35,4
1,0	1,78	2,69	33,8

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 [%]

Z- zapas wody

Obliczenie zapasów wody w mm i m³/ha w 1-metrowym profilu glebowym przy pełnej pojemności wodnej( z_peł,.pw.):

Z_Peł,.PW = 0,46 *100 + $\frac{0,46 + 0,416}{2}\ $* 200 + $\frac{0,416 + 0,405}{2}$ * 100 + $\frac{0,405 + 0,4}{2}$ *100 + 0,40 * 200 + $\frac{0,4 + 0,39}{2}$ * 100 + 0,39 *100 = 412,9 mm

Obliczenie zapasów wody w mm i m³/ha w 1-metrowym profilu glebowym przy zwierciadle wody gruntowej równej 0,4m 0,7m oraz 1,0m (z_pww i z_pos):

1. Dla głębokości wody gruntowej 0,4m:

Z_{POS (0,4)} = 0,39 *100 + $\frac{0,39 + 0,4}{2}$ * 200+ $\frac{0,4 + 0,405}{2}$ * 100 + $\frac{0,405 + 0,4}{2}$ * 100+ 0,4 * 200 + $\frac{0,4 + 0,39}{2}$ * 200 + 0,39 *100 = 396,5 mm

Z_{PPW( 0,)4} = 0,4 *100 + 0,4 * 200 + $\frac{0,4 + 0,405}{2}$ * 100 + $\frac{0,405 + 0,4}{2}$ * 100 + 0,4 * 200 + $\frac{0,4 + 0,39}{2}$ * 200 + 0,39 * 100 =

398,5 mm

1. Dla głębokości wody gruntowej 0,7m:

Z_{POS( 0,7)} = 0,3 * 100 + $\frac{0,3 + 0,31}{2}$ * 200 + $\frac{0,31 + 0,34}{2}$ * 200 + $\frac{0,34 + 0,4}{2}$ * 200 + $\frac{0,4 + 0,39}{2}$ * 200 + 0,39 *100 = 348 mm

Z_{PPW (0,7)} = 0,33 * 100 + 0,33 * 200 + $\frac{0,33 + 0,36}{2}$ * 200 + $\frac{0,36 + 0,4}{2}$ * 200 + $\frac{0,4 + 0,39}{2}$ * 200 + 0,39 * 100= 362 mm

1. Dla głębokości wody gruntowej 1,0m:

Z_{POS (1,0)} = 0,21 * 100+ $\frac{0,21 + 0,23}{2}$ * 200 + $\frac{0,23 + 0,24}{2}$ * 200 + $\frac{0,24 + 0,26}{2}$ * 200 + $\frac{0,26 + 0,33}{2}$ * 200+ $\frac{0,33 + 0,39}{2}$ * 100 =

=257 mm

Z_{PPW (1,0)} = 0,25 * 100 + $\frac{0,25 + 0,26}{2}$ * 200+ $\frac{0,26 + 0,27}{2}$ * 200 + $\frac{0,27 + 0,29}{2}$ * 200 + $\frac{0,29 + 0,33}{2}\ $* 200 + $\frac{0,33 + 0,39}{2}$ * 100

= 283 mm

Tabela 2. Zestawienie zapasów wody w [mm] w profilu glebowym do głębokości 1,0m

Pełna pojemność wodna	PPW, POS
	Głębokość zwierciadła wody gruntowej
	0,4
ZPeł,.PW= 412,9mm	ZPOS= 396,5mm ZPPW= 398,5mm

4. Retencja gleby

Retencja to zdolność gleby do zatrzymywania pewnych ilości wody w ściśle określonych warunkach. Dzielimy ją na potencjalną i efektywną:

-potencjalna retencja użyteczna utworu glebowego - ilość wody zatrzymana przez glebę w przedziale wilgotności PPW-WTW (współczynnik trwałego więdnięcia)

-efektywna retencja użyteczna – ilość wody zatrzymana w glebie w przedziale PPW-POS

Retencje gleby obliczamy ze wzoru:

ΔRe = Z_PPW – Z_POS [mm]

Obliczenie retencji użytecznej efektywnej (δre) przy zwierciadle wody gruntowej zalegającej na głębokościach 0,4m 0,7m oraz 1,0m:

ΔRe_(0,4) = 398,5 – 396,5 = 2 mm

ΔRe_(0,7) = 362 – 348 = 14 mm

ΔRe_(1,0) = 283 – 257 = 26 mm

5. Odciekalność

Odciekalność gleby- zdolność oddawania wody pod wpływem sił ciężkości.

Odciekalność gleby obliczamy ze wzoru:

Odciekalność _(0,4)= 412,9 – 398,5 = 14,4 mm

Odciekalność _(0,7)= 412,9 – 362 = 50,9 mm

Odciekalność _(1,0)= 412,9 – 283 = 129,9 mm

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:

E = $\frac{\text{Obj}e\text{to}sc\ \text{wody}\ \text{odciekalnej}\ z\ \text{profilu}}{\text{Obj}e\text{to}sc\ \text{profilu}}*100\%$

Obliczenie współczynnika odciekalności:

E _(0,4)= $\frac{14,4}{400}\ $* 100% = 3,6 %obj.

E _(0,7)= $\frac{50,9\ }{700}\ $* 100% = 7,27 %obj.

E _(1,0)= $\frac{129,9}{1000}$ * 100% = 12,99 %obj.

Tabela 3. Zestawienie odciekalności i współczynnika odciekalności profilu glebowego

Poziom wody gruntowej [m]	Pełna pojemność wodna [mm]	Polowa pojemność wodna [mm]	Ociekalność [mm]	Objętość monolitu glebowego	Współczynnik odciekalności [% obj.]
0,4	412,9	398,5	14,4	400	3,6
0,7	412,9	362	50,9	700	7,27
1,0	412,9	283	129,9	1000	12,99

6. Przewiewność gleby

Przewiewność gleby to zdolność utrzymywania powietrza

Przewiewność gleby obliczamy ze wzoru:

Przewiewność = $\frac{Odciekalnosc}{Porowatosc\ absolutna}*100\%$

Obliczenie przewiewności gleby: