c z e s ł a w Św i ę c i c k i
OZNACZANIE D Y FU ZJI TLENU W GLEBACH
In stitu t für das fo rstlich e V ersu ch sw esen B irm ensdorf/Z H . Labor. B od en p h ysik , L eiter — doc. dr F. R ichard
oraz z Z akładu G leb o zn a w stw a SGGW , k iero w n ik — prof, dr A. M u sierow icz J a k wiadom o, w glebach w y stę p u ją obok porów dużych o
0
> 8 \i po ry średnie o0
0,2— 8 \i i drobne o0
< 0,2 u. Po nasyceniu gleby w odą do granic pojem ności polo w e j pory duże są w ypełnione pow ietrzem , natom iast po ry średnie i drobne wodą. W m iarę tego jak w oda je st po b ieran a przez rośliny, pow ietrze wchodzi stopniow o do porów średnich i zwiększa pojem ność pow ietrzną gleby. W klim acie w ilgotnym pory drobne nie są w ypełnione pow ietrzem , ale w oda w nich zaw arta nie jest do stępna dla roślin.Z agadnienie p rzew ietrzan ia gleby m a znaczenie nie tylko teoretyczne, ale i prakty czne zarów no dla gospodarki rolnej, jak i leśnej oraz łąkow ej. W iąże się ono rów nież z zabiegam i m elioracyjnym i. Od stosunków po- w ietrzno -w o dny ch gleby zależy bow iem w dużej m ierze p rzy ro st m asy roślinnej. N ależy jed n ak podkreślić, że o p rzew ietrzan iu gleby decyduje nie tylko ilość p ow ietrza zaw artego w glebie, ale i zaw artość Oo, k tó ra w pow ietrzu glebow ym może ulegać znacznym w ahaniom . Z powyższego w ynika potrzeba p rzeprow adzania studiów nad dynam iką Oo w glebach w poszczególnych porach roku. W edług badań B a v e r a w 9/10 tle n u zupełn ian y jest w glebach w sk u tek dyfuzji, a w 1 /1 0 w skutek ruchów pow ietrza, zw iązanych ze zm ianam i ciśnienia atm osferycznego i tem p e ratur}'. w ia tru i opadów atm osferycznych. Założenie takie upraszcza m e todykę badań, bo upow ażnia do b ran ia w bilansie tlenow ym pod uw agę tylko dy fu zji tlenu. R a n e y sk onstruow ał do badań terenow ych i labo ra to ry jn y c h sondę pom iarów dyfuzji Oo dla gleb, k tó re nie m ają w ody w olnej. R ysunek 1 przed staw ia schem at pom iarów dyfuzji tle n u w glebie.
M etoda polega na po rów naniu dyfuzji tle n u w pow ietrzu glebow ym z dyfuzją tle n u w pow ietrzu atm osferycznym . P om iar rozpoczynam y od w y p ełnien ia sondy czystym azotem (z butli). N astępnie w bijam y sondę w glebę i otw ieram y w entyl. Sonda pozostaje w glebie na okres 60 — 120
Oznaczanie dyfuzji tlenu w glebach 621
Rys. 1. S ch em at aparatury służącej do p om iarów d yfu zji tlen u w g leb ie
1 — pom pa ssą co -tło cz ą ca , 2 — an alizator 0 2, 3 — sonda, 4 — gleb a
m in u t (w glebach cięższych 120 m in). W ty m czasie O2 d y fu n d u je z gle by do sondy. Po zam knięciu w e n ty la sondę w łączam y do zam kniętego obw odu: pom pa ssąco-tłocząca — an alizato r O2 — sonda. Za pom ocą
R ys. 2. K rąg b e to n o w y z gleb ą w cza sie p om iarów d y fu zji O2 1 — sonda, 2 — otw ór do p rzew ietrzan ia, 3 —
beton, 4 — w oda
analizato ra odczytujem y ciśnienie cząstkow e tle n u znajdującego się w zam kniętym obwodzie. Poza ty m dla tej sam ej sondy oznaczam y w analogiczny sposób dyfuzję tle n u do sondy um ieszczonej w p ow ietrzu
6 2 2 С. Święcicki
atm osferycznym . Jeżeli dyfuzję O2 w glebie oznaczam y przez Dg, a dy- fuzję O2 w pow ietrzu przez D , to stosunek — — będzie m niejszy od 1.
^ p
B adania T a y l o r a i R i c h a r d a w ykazały, że przy — - = 0,1 ^ p
n astęp u je m om ent kryty czn y, w k tó ry m w zrost i rozw ój korzeni ustaje. Do dośw iadczenia użyto gleby piaskow ej luźnej pylastej z Chablois (Szwajcaria), k tó ra stanow i najczęściej bardzo dobre siedlisko dla topoli. Glebą tą n apełniano k rąg cem entow y o średnicy 50 cm i wysokości 50 cm, k tó ry um ieszczono w w ann ie z w odą (rys. 2). Po 2 dniach, gdy piasek był w ysycony wodą, w bijano doń sondy w ypełnione azotem, dla k tórych dyfu zja tle n u została oznaczona uprzednio. Sondy trzy m ano w glebie 60 m in. Po ich w yjęciu zm ierzono cząstkow e ciśnienie tlen u i obliczono stosunek D g do D p . Obliczenie w ykonano n a podstaw ie w zoru R a- n e y a:
gdzie: D — tg a 1, obliczone na podstaw ie dyfuzji O2 do sondy um iesz czonej na w olnym pow ietrzu,
P o — ciśnienie cząstkow e O2 w pow ietrzu,
P x — ciśnienie cząstkow e O2 po dyfuzji w glebie, zm ierzone w obwodzie za pom ocą analizatora po czasie t,
V n — objętość analizato ra łącznie z objętością rezerwuar-u, ] rc — objętość sondy,
P c — ciśnienie cząstkow e O2 w sondzie po czasie t,
t — czas w m inutach.
i
W ty ch sam ych w arstw ach, w k tó ry ch dokonano pom iarów dyfuzji tlenu, oznaczono ciężar objętościow y, porow atość, w ilgotność i pojem ność pow ietrzną. W ty m celu pobrano próbki gleby nie naruszając jej stru k tu ry . Z estaw ienie d anych otrzym anych na podstaw ie ty ch oznaczeń z w ynikam i pom iarów sondą p rzed staw ia tablica.
Oznaczanie dyfuzji tlenu w glebach 623
Gleba piaskowa w C hablois
Głębokość pomiarów cm Porowatość W ilgotność o b jęto śc io w a Pojemność p o w ietrzn a Dg Dp % 5 1,01 10 4 9 ,0 27,9 21,1 0 ,8 9 20 49,3 3 5 ,8 13,2 0 ,3 3 30 4.9,5 42,5 5 ,5 0,15
Z tab licy w ynika, że w glebie piaskow ej luźnej istn ieje w yraźn a ko relacja m iędzy dy fu zją tle n u a pojem nością pow ietrzną i w ilgotnością gleby. W dośw iadczeniu naszym poniżej 30 cm nad poziom em w ody g runtow ej w y stę p u ją stosunki szkodliw e dla rozw oju korzeni roślin
Ja k z tego w ynika, oznaczanie dyfuzji tle n u w pow ietrzu glebow ym może m ieć rów nież zastosow anie p rakty czn e i to nie tylk o w stosu nk u do gleb cięższych, ale i piasków luźnych.
L IT ER A TU R A
[1] В a V e г L. D.: S oil P h ysics. John W iley & Sons, Inc, N e w York, C hapm an H all, lim ited London, 1956.
[2] R a n e y W. A.: F ield m easu ren t of o x y g en d iffu sio n trough soil. SSSA P ro ceedings, 14, 1949, s. 61— 65.
[3] R i c h a r d F.: U ber die V erw ertb a rk eit des B o d en w a ssers durch die P fla n zen . M itt. S ch w eiz. A nst. für das forst. V ersu ch sw esen . X X IX . Sonderabdr.
[4] R i c h a r d F.: W asserh au sh alt und D u rch lü ftu n g im B oden. Sonderabdr. aus E. R übel und W. Lüdi. B erich t über das G eob otan isch e F orsch u n gsin stitu t in
