W ATER R ETEN TIO N A B IL IT Y AND M O ISTU RE TEN SIO N (pF) O CCURRING AT FIELD W ATER CA PACITY IN A R T IFIC IA L
HOM OGENEOUS P R O F IL E S O F SEV ERA L P O L IS H SO ILS
D epartm ent of G eneral Soil and Plant Cultivation Agriculture U niversity, W arsaw
INTRODUCTION AND REVIEW OF LITERATURE
W hen d ete rm in in g field w a te r cap acity of som e soils in field con ditions in 1961 and 1962, an d com paring th e re su lts obtain ed w ith those calcu lated fro m m o istu re ten sio n d ete rm in a tio n s in sam ples of th e sam e soils in th e lab o ra to ry , a w ide divergence w as found in th e re s u lts [1, 2]. In th e lite ra tu re availab le a t th e tim e field w a te r capacity w as re p o rte d to occur a t a m o istu re ten sio n of ab o u t 1/3 A tm ., w hich s tric tly co rres ponds to a w a te r head of 345 cm. i. e. to a pF v alu e of 2.54 [8, 9]. W ith a v iew to elu cid atin g th ese co n trov ersial resu lts, in vestig ation s in g re a te r d e ta il w ere u n d e rta k e n w hich, to achieve high precision and re p ro d u c ib i lity of resu lts, w e re ca rrie d o u t on a rtificia l hom ogeneous soil profiles. It o n ly becam e k n o w n la te r th a t also o th e r a u th o rs dealing w ith th is p ro b lem e x p e rim e n ta lly fo u n d th a t th e field cap acity of soils occurs a t a m u ch low er m o istu re ten sio n of abo ut pF 2 [7].
T rials to elab o rate th e w a te r ch a ra c te ristic s of th e soil — a com plex an d v a ria b le fac to r — h av e b een also u n d e rta k e n by w ay of th eo re tic al co n siderations an d v erify in g e x p e rim e n ts [3].
As re g a rd s w a te r re te n tio n in th e soil profile, th eo re tic al calculations a n d th e ir e x p e rim e n ta l co rro b o ratio n w e re given b y C h i l d s in 1962 [3]. In o rd e r to confirm th e co rrectn ess of th e th eo re tic al prem isses, po ro us sub stan ces of a c cu ra te ly k n o w n c a p illa ry size w ere used [11]. In
th e sa m e y e a r P a n f i ł о к [6] p u blishin g his d ata of th e o p tim u m m o istu re conditions for w h e a t p ro d u ctio n claim ed th a t, 10 days a fte r s a tu ra tio n of th e soil w ith w a te r (at w h a t he called m o istu re of cap illary ch ain ru p tu re ) th e m o istu re stabilizes in th e soil profile, changing no
m ore in th e n e x t 10— 20 days. In th e p re s e n t investigations, th e re su lts of w hich are re p o rte d below , th e longest period a fte r w hich th e w a te r re ta in e d in th e pro file w as d e te rm in e d w as 10 days.
AUTHORS OWN INVESTIGATIONS
T he stu dies w e re p e rfo rm e d in th e period 1962— 1963 in th e D e p a rtm e n t of G en eral Soil an d P la n t C ultivation, W arsaw A g ric u ltu ra l U niversity, on soil fro m th e E x p e rim en ta l A g ric u ltu ra l S ta tio n in Chylice. T he follow ing fo u r soils w e re in w estig ated:
1. a ra b le la y e r of black soil,
2. lig h t loam u n d e rly in g th e black soil,
3. lig h t sandy -lo am from th e a rab le lay e r of podsol, 4. loose sand on san d y -lo am y subsoil.
A fte r sieving th e soil th ro u g h a 2 m m . m esh and th o ro u g h m ixing, a hom ogeneous m a te ria l w as o b tain ed fro m w hich 140 cm. high a rtificia l profiles w ere p re p a re d in plexiglass tubes. C are w as ta k e n to m ain tain, as fa r as possible, a u n ifo rm te x tu re of th e e n tire profile. F o r each soil 3— 4 replicas of th e pro file w ere m ade. T he soil in th e profiles w as s a tu ra te d w ith w a te r for 2— 3 days b y m eans of a dosing device, so th a t w a te r w ould n o t s ta n d on th e p ro file surface. This pro ced u re allow ed to s a tu ra te th e w hole p ro file accu rately , and a t th e sam e tim e p re v e n te d a ir bub bles fro m rem ain in g in th e pores. T he w a te r perm eatin g , p a rtly or all, th ro u g h th e profile, w as d rain e d o ff a t th e bottom . A fte r sa tu ra tin g th e profiles, th e su rfa c e w as p ro te c te d fro m evaporation, and th e y w e re le ft to sta n d fo r a d e fin ite p erio d to le t th e fre e w a te r d ra in off.
In one group of ex p erim en ts, a w a te r ta b le w as m a in ta in e d a t a d e p th of 140 cm in th e profiles, and 2, 3 an d 4 days w ere assum ed as a tim e su fficie n t for d rain ing of th e excess w ater.
In th e second group of ex p erim en ts, in stead of th e w a te r table, a m e ta l m esh c o n stitu ted th e b o tto m of th e profile. F or d rain in g of th e excess w ater, th e profiles w ere le ft to sta n d for 3— 10 days, th e n th e y w ere divided into 10-cm . lay e rs and in each of th ese th e w a te r co n ten t and th e specific volum e w eig h t of th e soil w ere d eterm ined.
P a ra lle lly th e m o istu re ten sio n of th e soil (p F ) w as d e te rm in e d in soil w ith a te x tu re as th a t in th e resp ectiv e p rofiles a t a p ressu re of 0.0 1, 0.03, 0.1, 0.3, 1, 2, 10 and 16 A tm . Som e physical and chem ical p ro p ertie s of th e soils used for th e a rtificia l profiles, w hich m ig h t in flu ence th e m o istu re conditions, w ere also d eterm in ed: specific w e ig h t (py cn om etri- cally) in d ex of w a te r p e rm e ab ility (according to P o lish S ta n d ard . PN-55/B-04492I), p e rc e n tu a l c o n te n t of h u m u s (T iu rin ’s m ethod), and
m ech anical com position (Bouyoucos m eth o d in C asag ran d e’s and P ró szy ń s k i^ m odification).
T he re s u lts of th ese d e te rm in a tio n s a re com piled in Tabs. 1 and 2. It is seen fro m th e d a ta in th ese tab les th a t th e soils used fo r th e a rtificia l profiles d iffe r w id ely fro m one an o th er. T hese differin g ty p es of soil w ere selected p u rp o se ly in o rd e r to s tu d y o n th em th e p rob lem of w a te r re te n tio n a n d th e m o istu re ten sio n in th e profile a t th e w a te r field cap acity (after 3 days) an d so m ew h at la te r (10 days).
T a b l e 1 Some p h y sica l and chemical p rop erties of the s o i l s under in v e stig a tio n
S o il S p e c ific weight Index of perm eability to water in cu.cm. in the con d ition s of the p r o file Indes of perm eability to water in cu.cm ./min. with load of 0 .4 k g ./sq .cm . Humus % Black s o i l 2 .61 0.160 0.015 1.70 Light loam 2.63 0.046 0.006 0 .26 Light sandy-loam 2.65 0.240 0.048 0.80 Loose sand 2.68 0.660 0.255 0.07 T a b l e 2 Mechanical composition of s o i l s under in v e stig a tio n
S o il S o il fr a c Percentual content of (diameter in mm. )s o i l fr a c tio n s Total percentage of s o i l fr a c tio n s (diameter in mm.) tio n s % 1 -0.5 0 .5 -0.25 0.25-0 .1 Q.I-О.05 -0 .0 20.05 0.0060 .0 2 - 0 . 006-0.002 < 0 .0 0 2 1 -0 .1 Q .I- О. 02 0.02 Black s o i l 2.70 97.30 13.7 21.6 24.2 7.5 8 .5 8 .0 4 .5 12.0 59.5 16.0 24.5 Light loam 3.95 96.05 10.0 21.4 25.1 10.5 7.5 7.0 4 .5 14.0 56.5 18.0 25.5 Light sandy-loam 1.13 98.87 17.7 26.3 34.0 10.0 3 .5 2.5 3 .5 2 .5 78.0 13.5 8 .5 Loose sand 1.48 98.52 19.3 32.6 37.1 5.5 1 .0 1 .0 2 .0 1.5 89.0 6.5 4 .5
T he re te n tio n forces in th e p a rtic u la r soils (artificial profiles) w ere d e te rm in e d in la b o ra to ry conditions o n ceram ic p lates and m em b ran es. T h e re su lts of th e d ete rm in a tio n s a re re p re se n te d by th e p F cu rves in Fig. 1.
As seen fro m th e g raph, th e re are r a th e r w ide d ifferen ces in the w a te r-re te n tio n a b ility b etw een th e p a rtic u la r soils. Loose sand re ta in e d th e sm a lle st a m o u n t of w a te r (both av ailable a n d nonavailable), lig h t san d y -lo am had о som ew h at h ig h er re te n tio n ab ility , w h ereas black soil
an d lig h t loam e x h ib ite d a m u ch h ig h er c o n te n t of w a te r reta in e d . As re g a rd s th e la st nam ed tw o ty p e s of soil, black soil re ta in e d m o re w a te r up to pF 2, a n d above th is v alu e th e rev e rse occured.
Fig. 1. pF curves and porosity of the four soils studied:
1 — b l a c k s o i l , 2 — l i g h t lo a m , 3 — l i g h t
s a n d y l o a m , 4 — l o o s e s a n d
S o il
C apillary porosity Non c a p illa r y p orosity Total p o ro sity large pores > 1 0 ji medium pores 1 0 -0 .2 >i small pores < 0 . 2 Я Black s o i l 27.2 8 .8 8 .5 6 .5 51 Light loam 18.7 10.6 9.7 12.0 51
Light sandy loam 21.7 8 .0 3 .3 7.0 40
Loose sand 22.3 6 .2 1.5 7.0 37
T he m o istu re rela tio n s in th e a rtificia l p rofiles of th e soils u n d e r s tu d y fo rm ed in v ario u s tim e periods a fte r sa tu ra tio n w ith w a te r and in depen dence o n th e p resen ce o r absence of a w a te r tab le a re illu s tra te d by Fig. 2. T his G rap h shows th e p e rc e n t by volum e of w a te r n on av ailable to p lan ts in th e 20-cm. lay e rs of th e profile, th e to ta i am o u n t of w a te r re ta in e d a t v ario u s tim es a fte r sa tu ra tio n (including field capacity), th e c a p illa ry an d to ta l capacity, th e co n trib u tio n of th e solid p h ase and th e m o istu re ten sio n ex p ressed as a p F v a lu e a t various tim es a fte r sa tu ra tio n of th e p rofile.
It re s u lts fro m th e g rap h ic ally p re se n te d d a ta (Fig. 2) th a t th e soil m a te ria l had, a t vario u s d epths, a u n ifo rm te x tu re . T he c o n trib u tio n of th e solid p h ase in b lack soil w as 49, in lig h t loam 49, in lig h t sand y-loam
Fig. 2. M oisture relations in the four soils studied: a — black soil, b — light loam, с — light sondy-loam , d — loose sand
1 — n o n a v a i l a b l e w a t e r , 2 — w a t e r r e t a i n e d a f t e r 10 d a y s i n p r o f i l e w i t h o u t w a t e r t a b l e e x p r e s
s e d i n v o l . °/o a n d a s p F v a l u e , 3 — w a t ę r r e t a i n e d a f t e r 3 d a y s in p r o f i l e w i t h o u t w a t e r t a b l e e x p r e s s e d i n v o l . % a n d a s p F v a l u e , 4 — w a t e r r e t a i n e d a f t e r 3 d a y s in p r o f i l e w i t h w a t e r t a b l e a t d e p t h o f 140 c m . e x p r e s s e d in v o l . % a n d a s p F v a l u e , 5 — c a p i l l a r y p o r o s i t y , 6 — t o t a l p o r o s i t y ,
7 — c o n s t a n t s o i l p h a s e
60 an d in loose sand 63 p e r cent. H ow ever, th e ratio of cap illa ry to non c a p illa ry p o rosity w as som ew hat changed. In th e low er la y e r of th e profile,
as seem s to re s u lt fro m th e graph, cap illary poro sity increased a t th e cost of n o n c a p illa ry porosity. This w as m o st p ro b ab ly caused by a p a rtia l sh ift of soil p a rticle s d u rin g filtra tio n a fte r s a tu ra tio n of th e pro file w ith w ater, a n d b y a re o rie n ta tio n of soil p a rticle s w hich did n o t give an y correspo nd ing change in th e specific volum e w eig h t of th e soil.
T he soils d iffered w idely in th e q u a n tity of w a te r re ta in e d (available and nonavailable). If th e p a rtic u la r soils a re considered, th e conclusion m ay be advanced th a t, in dependence on th e tim e elapsed a fte r sa tu ra tio n and th e p resen ce or absence of th e w a te r table, w ider d ifferences occurred in h e a v ie r soils th a n in lig h t ones.
-ristic. D epending on th e ty p e of soil it slig h tly in creased to a d e p th of 60— 90 cm., w h eres in th e deep er lay e rs it rose ste e p ly reach in g a t th e w a te r tab le th e fu ll cap illary capacity. T he fac t th a t th e absence of th e w a te r tab le and a long er tim e perio d elapsing a fte r com plete s a tu ra tio n did n o t rad ically change th ese conditions, m ay be ascrib ed to th e w a te r- holding forces in th e profile. T hese forces seem to be stro n g e r in th e deep er soil lay e rs (below 70— 90 cm.), since th e q u a n tity of w a te r re ta in e d h e re is g re a te r. It is possible th a t th is is caused by a lack of d ire c t connection b e tw e en th e la rg e r cap illaries (over 8 \i in diam eten), and consequently, to th e occu rrence of ad dition al tension (m oisture tension) due to th e w a te r b ound b y stro n g e r forces in th e m ed iu m capillaries (8—0.2 |x) w hich in te rco n n e c t th e larg e ones.
This pheno m en o n also allow s th e supposition th a t th e presen ce o f a w a te r ta b le in th e soil should be ascribed not only to th e im p e rm e a b ility of th e s u b s tra te b u t also to th e re te n tio n forces in th e d eep er soil lay ers in w hich, as th e p re s e n t stu d ies seem to indicate, even as la te as a fte r 10 days th e c o n te n t of w a te r re ta in e d in th e lay ers below 120— 130 cm. w as close to c a p illa ry cap acity (even in profiles w ith o u t w a te r tab le and in soil w ith a re la tiv e ly loose te x tu re ). T he co nfirm ation of th is hy po thesis req u ires, how ever f u rth e r investig atio ns.
The second o bject of th e in v estigations p e rfo rm e d on th e a rtificia l pro files was to establish to w h a t pF v alues does “field w a te r cap acity ” correspond, and w h a t are th e relatio n s g overning th is p ro blem no t o n ly in th e su rface b u t in th e d eep er situ a te d layers. The p F v alu e m ost fre q u e n tly re p o rte d in th e lite ra tu re is 2.54 [11], th o u g h some a u th o rs ch a ra c te rise also th ę soil w a te r p ro p ertie s a t pF 2 [4, 5].
T he m ea su rem e n ts of field capacity effected by us in field conditions differed w idely from th is value. T he soil m o istu re a t field cap acity w as h ig h er th a n th a t a t pF 2.54 in d icating th a t e ith e r th e subsoil m u st be im p erm eab le or else th e calcu lated v alu e is too high.
This w as confirm ed b y th e d e te rm in a tio n s c arried o ut in th e a rtificia l profiles (Fig. 2), fro m w hich it re su lts th a t a t ‘‘field cap acity ” th e p F v alu e is low er, and th a t it is n o t a co n stan t value. N am ely, depen ding on th e ty p e of soil and th e p resence o r absence of th e w a te r table, th e follow ing values w ere o b tain ed fo r th e p F v alu e in th e u p p er la y e rs of th e profile:
— a fte r 3 days in profiles w ith w a te r tab le a t a 140 cm. d ep th 2.0— 2.2, — a fte r 3 days in profiles w ith o u t w a te r tab le 2.1— 2.4,
— a fte r 10 days in p rofiles w ith o u t w a te r tab le 2.2— 2.55.
T he pF v alu e ch a racterisin g th e w a te r re ta in e d decreased w ith depth, a t f irs t slig h tly to 70— 90 cm and f u rth e r w ith increasing depth, of course, m u ch m ore ra p id ly reaching, a fte r 3 days in profiles w ith a w a te r tab le,
a zero value, w h e re as in those w h ere th e w a te r tab le w as a b sen t pF = = 0.5— 1.2. E v en a fte r 10 days its v a lu e w as still 1.15 to 1.7.
I t should be stre sse d th a t, in th e a rtificia l profiles, th e soil te x tu re w as r a th e r loose an d easily p erm eab le to w a te r. It is th e re fo re p ro bable th a t, w h en th e te x tu r e is m ore com pact and th e p erm e ab ility reduced, a s is m o st fre q u e n tly th e case in a n a tu ra l field profile, th e w a te r co n ten t a t field capacity m ay be hig h er, th u s th e pF v alu e 'lower b o th in th e u p p e r an d low er lay ers of th e profile. This of course does n o t r e fe r to th e a ra b le la y e r in w hich th e te x tu re as w ell as th e w a te r condictions a r e m ore changeable.
REFERENCES
[I] B i r e c k i M., T r z e c k i S t.: pF w ater field capacity and som e other
m oisture characteristics of a natural and artificial profiles of a light sandy soil. Zeszyty Problem ow e Post. Nauk Roln. (in press).
12] B i r e c k i M., T r z e c k i S t.: pF value of two types of soils — black soil and sandy loam. Prace i Studia Kom itet. Inż. i Gosp. Wodn. (in press).
£3] C h i l d s E. C., P o u l a v a s s i l i s A.: The m oisture profile above a m oving w ater table. J. Soil Sc., 2, 1962.
14] K u i p e r s H.: W ater content at pF 2 as a characteristic in soil cultivation research in the N etherlands. Neth. J. agric., 1, 1961.
15] K u i p e r s H.: Prelim inary remarks on porosity of soil aggregates in an air-dry state and pF 2. Neth. J. agric., 3, 1961.
£6] P o n f i ł o w W. P.: The problem of availability of soil m oisture to plants. Izw. Sibirsk. otd. AN CCCR, 2, 1962.
17] P e e r 1 к a m p P. K.^ B o e k e l I r P.: Moisture retention by soils. Versl. Med. Comm. Hydrol. Onderz. T.N.O., 5, 1960.
{8] P i p e r C. S.: Soil and plant analysis. PWN, Warszawa 1957.
[9] R i c h a r d F., B e d a J.: M ethoden zur Bestim m ung der W asserbindung und der Porengrössen in natürlich gelagerten W altböden. M itteilungen der Schw eizerischen A nstalt für das forstliche V ersuchswesen, 2, 1953.
[10] T h o m a s G. W<, M o o d y J. E.: Chemical relationships affecting the w aterholding capacities of clays. Soil Sei. Soc. A m erica Proc., 2, 1962.
[II] W a l d r o n L. J., M c M u r d i e J. L., N o m o c i l J. A.: Water retention by capülary forces in an ideal soil. proc. Soil Sei. Soc. America, 4, 1961.
M . B I R E C K I , S . T R Z E C K I
WASSERHALTEVERMÖGEN UND BODENSAUGKRAFT (pF-WERTE) BEI DER FELDKAPAZITÄT IN KÜNSTLICHEN PROFILEN
EINIGER POLNISCHEN BÖDEN
L e h r s t u h l f ü r A l l g e m e i n e n A c k e r - u n d P f l a n z e n b a u d e r L a n d w i r t s c h a f t l i c h e n U n i w e r s i t ä t in W a r s z a w a
Z u s a m m e n f a s s u n g
Zu den in 1961— 1963 durchgeführten U ntersuchungen wurden 4 verschiedene Böden herangezogen, aus w elchen man künstliche, 140 cm hohe, und aus ein h eitli chem M aterial gebildete Bodenprofile h ergestellt hatte. D ie Profilen wurden m it
W asser gesättigt, vor oberflüchlicher Verdunstung geschützt und zur A bsickerung des überm ässigen Wassers für verschiedene Zeitdauer (2— 10 Tage) abgestellt. In einem Teil der Bodenprofile wurde der W asserspiegel erhalten; im anderen dagegen nicht. Nach einer gew issen Zeit w urde die M enge des in verschiedenen Tiefen der Bodenprofile erhaltenen Wassers, bestim mt. Es wurden grosse U nterschiede in der Menge der aufgehaltenen Wassers (des für Pflanzen aufnehm baren und nicht aufnehmbaren) in Abhängigkeit von der m echanischen Bodenzusam m ensetzung (leichter Lehm, leh m iger und loser Sand), festgestellt. Der Z eitverlauf nach der Sättigung, w ie auch die A nw esenheit oder das Fehlen des W asserspiegels, übten dagegen einen kleineren Einfluss auf die V eränderungen der Bodenfeuchtigkeit der einzelnen Profilschichten, aus. In den unteren Schichten des Profiles, abgesehen von der A bsickerungszeit, w ar der W assergehalt gleich oder nahe der vollen kapillaren W asserkapazität, w as zur Annahm e führt, dass des W asserhalteverm ögen m it der Tiefe ansteigt. W ahrscheindlich sollte man das Erhalten des W asserspiegels in natürlichen Bodenprofilen auch auf das Zeitw eiligen W asserhalteverm ögen, und nicht nur auf die Verm inderung der Perm eabilität zurückführen. Es wurde auch festgestellt, dass die Saugkräfte der oberen Bodenschichten bei der F eld kapazität kleiner sind, als der im allgem einen in der Literatur angegebene p F- Wert = 2,54. Aus unseren Untersuchungen ergibt sich, dass in durchschlässigen Boden m it W asserspiegel in 140 cm Tiefe die pF-W erte der Feldkapazität b ei 2,0—2,2 und ohne W asserspiegel bei 2,1—2,4 liegen. In Bodenprofilen ohne W asserspiegel lagen die pF-W erte, erst nach 10 Tagen, zw ischen 2,2—2,55. In natürlichen V erhält nissen, bei grösserer V erdichtung des U ntergrundes und Verm inderung der Durch- lössigkeit, kann man annehmen, dass die aufgehaltenen W assermengen grösser und die Saugkräfte (pF-W erte) kleiner sind, als in künstlichen Profilen derselben Böden. Genauere Erklärung dieser Problem e erfordert w eiterer U ntersuchungen.
M . B I R E C K I , S . T R Z E C K I
CAPACITÉ DE RETENTION D ’EAU ET LE POTENTIEL CAPILLAIRE pF (“FORCE A SPIRANTE”) CORRESPONDANT À LA CAPACITÉ DU CHAMP DANS LES PROFILS ARTIFICIELS
DE QUELQUES TYPES DE SOL EN POLOGNE
C h a i r e d é C u l t u r e d e s P l a n t e s d e S o l U n i v e r s i t é A g r o n o m i q u e d e V a r s o v i e
R é s u m é
Les essais réalisés en 1961—63, concernent 4 profils artificiels homogènes de 140 cm de profondeur, composés de m atériaux provenents de différents sols. Les profils saturés d’eau, protégés contre l ’évaporation superficielle, reposaient 2 à 10 jours, afin de perm ettre l’écoulem ent du surplus d’eau. Dans certains profils l ’on m aintenait un niveau d’eau élevé. Après un certains tem ps on dosa la quantité d’eau rérenue dans les différents horizons du profil. On a constaté que la capacité de rétention d’eau (accesible et non accesible pour les plantes) varie selon la com position granu- lom étrique du sol (argile sableuse, sable faiblem ent argileux, sable). La durée de saturation ainsi que la présence ou l ’absence du niveau d’eau dans le profil avaient une influence m oins prononcée sur l’hum ideté de certaines couches du profil.
D ans les couches plus profondes des profils la teneur en eau était égale ou presque égale à la capacité capillaire. On peut supposer que la capacité des couches profondes augm ente avec la profondeur du profil; On a constaté de m êm e les forces de rétention d’eau dans les couches superficielles du sol n ’atteignent pas la valeur
pF — 2.54, citée en général dans les publications. Nos essais dém ontrent que la
valeur du pF varie de 2,0 à 2,2 pour les sols perm éa ables avec le niveau d’eau à la profondeur de 140 cm, tandis que pour les m êm es sols, sans niveau d’eau, cette valeur varie de 2,1 à 2,4. On a constatés dans ces derniers sols, après 10 jours de saturation, la valeur du pF constaté était de 2,2—2,5.
Dans les conditions naturelles et en cas de grande com pacité du sous-sol ainsi que d’une perm éabilité plus faible que dans les profils artificiels du m êm e sol. A fin d’élucider le problèm e d’une façon plus poussée, il est indispensable de poursuivre les études entam ées.
M . B I R E C K I , S . T R Z E C K I
ZDOLNOŚĆ MAGAZYNOWANIA WODY ORAZ SIŁY SSĄCE PRZY POJEMNOŚCI POLOWEJ W SZTUCZNYCH PROFILACH
KILKU TYPÓW GLEB POLSKICH
K a t e d r a O g ó l n e j U p r a w y R o li i R o ś l i n , S G G W W a r s z a w a
S t r e s z c z e n i e
Do badań prowadzonych w latach 1961— 1963 w zięto 4 różne gleby, z których wykonano sztuczne profile glebow e w ysokości 140 cm, składające się z jednorodnego m ateriału. Profile te nasycono wodą i zabezpieczono przed powierzchniow ym w ypa row yw aniem i pozostawiono na różny okres (od 2 do 10 dni) dla odcieknięcia wody. W części profilów utrzym ywano lustro wody, w innych nie. Po określonym czasie oznaczono ilości zm agazynowanej wody na różnych głębokościach profilu. S tw ier
dzono dużą różnicę w ilości zatrzym ywanej wody (dostępnej i niedostępne] dla roślin) w zależności od typu gleby. Natom iast różny czas po nasyceniu, jak również obecność lub brak lustra wody w pływ ały w m niejszym stopniu na zmiany w u w il- goceniu poszczególnych w arstw profilu. W dolnych w arstw ach profilu, bez względu na czas odsiąkania, zawartość wody była równa lub bliska pełnej pojem ności kapilar nej, co nasuw a przypuszczenie o zwiększającej się sile utrzym ywania w ody wraz z głębokością. Jej też prawdopodobnie, a nie tylko zm niejszającej się przepuszczal ności, należałoby przypisać utrzym yw anie się przejściowego lustra wody w glebach. Stwierdzono również, że siły zatrzym ywania wody w górnych w arstw ach gleby przy w odnej pojem ności polowej są m niejsze niż podawana na ogół w literaturze jako wartość pF = 2,54. Z naszych danych w ynika, że na glebach przepuszczalnych z lustrem w ody na głębokości 140 cm w ynoszą one 2,0—2,2, a bez lustra wody 2,1—2,4 pF. Dopiero po 10 dniach w profilach bez lustra wody w ilgotność wyrażona w spółczynnikiem pF wahała się od 2,2 do 2,55. W warunkach naturalnych przy w iększym stopniu zbitności podłoża i zm niejszonej przepuszczalności ilość m agazy nowanej wody będzie prawdopodobnie wyższa, a siły jej w iązania w yrażone w sp ół czynnikiem pF niższe niż w profilach sztucznych tych gleb. D okładniejsze jednak w yjaśnienie tego zagadnienia w ym aga prowadzenia dalszych badań.
M . Б И Р Е Ц К И , С т . Т Ж Е Ц К И ВЛАГОУДЕРЖИВАЮ Щ АЯ СПОСОБНОСТЬ И СОСУЩАЯ СИЛА (pF) ПРИ ПОЛЕВОЙ ВЛАГОЕМКОСТИ В ИСКУССТВЕННЫХ ПРОФИЛЯХ НЕСКОЛЬКИХ ПОЛЬСКИХ ПОЧВ К а ф е д р а О б щ е г о з е м л е д е л и я В а р ш а в с к о й С е л ь с к о х о з я й с т в е н н о й А к а д е м и и Р е з ю м е Исследования проведены в 1961—1963 гг. на четырех насыпных колоннах и х разны х типов почв. Высота профиля, состоящего из однородного материала 140 см. Профили эти пропитывали водой, затем защ ищали от поверхностного испарения и оставляли на различный срок (от 2 до 10 дней) для стекания избыт ка воды. В одних проф илях поддерживали зеркало грунтовой воды на глубине 140 см, другие находились в условиях свободного оттока. После определенного времени обозначели содерж ание воды в различны х горизонтах профиля. Уста новлены большие разницы в количестве удерживаемой воды (доступной и недо ступной для растений) в зависимости от механического состава почвы. Период стекания, а такж е наличие или отсутствие уровня грунтовой воды в меньшей степени влияли на изменение увлажненности в отделных горизонтах профиля. В ниж них слоях профиля, независимо от периода стекания, содерж ание воды было равно или близко полной капилярной влагоемкости. Это позволяет пред полагать, что влагоудерживающ ая сила увеличивается с глубиной. П редпола гается, что сила эта, а не только уменьшающаяся проницаемость, обуславли вает удерж ивание зеркала грунтовой воды в почвах. Установлено также, что влагоудерживающ ая сила верхних слоев почвы при полевой влагоемкости меньше, чем это обычно указы вается в литературных источниках (величина pF = 2,54). Из наших данных следует, что на водопроницаемых почвах с зеркалом грунтовой воды на глубине 140 см величина pF составляет 2,0 до 2,2, а без уро вня грунтовой воды — 2,1 до 2,4. Только после 10 дневного периода в проф илях со свободным оттоком воды, коэф ф ициент pF колебался в пределах 2,2 до 2,55. В естественных условиях, при более плотной подстилающей породе и мень шей водопроницаемости, количество — задерж иваемой воды повидимому будет выше, а влагоудерживающ ия сила почвы, выраженная коэффициентом pF будет ниже, чем в профиле насыпных колонн тех ж е почв. Более точное выяснение этого вопроса требует дальнейш их исследований.
