Badania metodyczne nad oznaczaniem wilgotności gleby metodami grawimetrycznymi

R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T . X X V I, Z. 3, W A R SZ A W A 1975

S T A N ISŁ A W TRZECKI, K A R O L SZEW CZYK

BADANIA METODYCZNE NAD OZNACZANIEM WILGOTNOŚCI GLEBY METODAMI GRAWIMETRYCZNYMI1

In sty tu t P rod u k cji R oślin n ej A k a d em ii R olniczej w W arszaw ie

Metoda grawimetryczna, zwana potocznie suszarkową, jest stosowana powszechnie przy oznaczaniu wilgotności gleby. Jest też ona, ze względu na dokładność, metodą wzorcową dla innych sposobów oznaczania w il­ gotności gleb. Zasada m etody polega na ogrzewaniu próbki w suszarce w odpowiedniej tem peraturze przez odpowiedni czas, aby na podstawie ubytku suszonej masy określić wilgotność badanego m ateriału [3]. Wadą jej jest konieczność pobierania reprezentatyw nej próbki glebowej oraz stosunkowo długi i pracochłonny sposób oznaczania. Choć jest ona ogól­ nie przyjęta, nie jest jednak metodą bezwzględnie dokładną i pozba­ wioną nieścisłości. W ynikają one z tego, że podczas suszenia w zrasta energia wiązania wody w raz z ubywaniem jej w suszonej próbce i spad­ kiem prężności pary wodnej w otoczeniu oraz możliwością rozkładu te r­ micznego niektórych składników suszonej próbki, przy równoczesnym powstawaniu wody krystalizacyjnej. To ostatnie zjawisko, zwane rozkła­ dem termicznym, w odniesieniu do m ateriału organicznego, znajdującego się w próbce, praktycznie w ystępuje już w tem peraturach suszenia po­ wyżej 80°C [3].

W literaturze dotyczącej metod graw im etrycznych znajduje się sporo, mniej lub bardziej dokładnych, opisów oznaczania wilgotności gleby [1, 2, 4—8]. Do w yjątków natom iast należą pozycje, w których byłyby opu­ blikowane w yniki prac nad samą metodą [4]. Jest ona bowiem na tyle powszechna i od tak dawna stosowana, że naw et nad pewnymi drobny­ mi jej m ankam entam i przechodzi się najczęściej do porządku.

Większość opisów m etodyki zaleca pobieranie próbek wilgotnej gleby o ciężarze 10 do 20 g [6, 7, 9]. D o ł g o w i inni podają, że naw ażka nie powinna przekraczać 30—40 g [4]. Przy tego rodzaju naważkach w ystar­

czająca jest dokładność ważenia do 0,01 grama. Jeśli jednak naważki są mniejsze i wynoszą około 5 g wilgotnej gleby, w tedy dokładność waże­ nia powinna być większa, tj. do 0,001 grama. Co się tyczy tem peratury suszenia, to powszechnie zaleca się 105 do 110°C. Przy tej tem peraturze czas całkowitego w yparowania wody wynosi od 4 (gleby piaszczyste) do 10 godzin (gleby bardzo wilgotne, gliniaste) [4]. D o b r z a ń s k i zaleca nawet, aby próbki ok. 10-gramowe suszyć w 105° ok. 5 godzin [5].

Podawane są również w literaturze przyspieszone metody suszenia gleb m ineralnych w tem peraturze 125— 150UC, w których zawartość sub­ stancji organicznych nie przekracza 8—10 procent. Wyższe tem peratury skracają 2-3-krotnie czas wysychania. Stosowanie podwyższonej tem pe­ ratu ry przy oznaczaniu wilgotności gleb zawierających powyżej 10% sub­ stancji organicznej prowadzi do dość dużych błędów w oznaczeniu [4]. Znane są również metody suszenia za pomocą lamp promiennikowych. Dołgow podaje, że podczas suszenia próbek 5—8 g gleby pod 500-wato- wą lampą podczerwieni przy odległości 5 cm lampy od próbki, uzyskuje się tem peraturę 130— 180°C. W tych w arunkach pełne wyparowanie wody następuje w ciągu 5— 15 minut.

W naszych badaniach przeprowadziliśmy ścisłe pomiary na 5 różnych co do składu mechanicznego utworach glebowych pochodzących z w arstw ornych. Próbki suszono w różnych tem peraturach w suszarce i pod lampą podczerwieni.

B A D A N IA W ŁA SN E

Oznaczenia szybkości w ysychania gleby przeprowadzono w Instytu­ cie Produkcji Roślinnej Akademii Rolniczej w Warszawie w latach 1972— 1973. Do pomiarów użyto pięciu różnych utw orów glebowych (od n aj­ lżejszych do najcięższych) pochodzących z w arstw ornych gleb spoty­ kanych w kraju (tab. 1):

— piasek słabo gliniasty z w arstw y ornej gleby bielicowej piaszczystej, — utw ór pyłowy zwykły z w arstw y ornej gleby brunatnej,

— glina silnie spiaszczona z w arstw y ornej czarnej ziemi, — glina ciężka z w arstw y ornej gleby brunatnej właściwej, — pył zwykły z w arstw y ornej m ady pyłowej średniej.

Przy pomiarach założyliśmy, że wilgotność pobranych próbek gleby w w arunkach naturalnych nie przekracza tzw. wodnej pojemności po­ lowej (WPP). Dlatego w zięte do oznaczeń utw ory glebowe doprowadzono do tej wilgotności, traktując ją jako wilgotność wyjściową. C haraktery­ styczne właściwości fizykochemiczne wziętych do badań utworów glebo­ wych przedstawiono w tab. 2.

O znaczanie w ilg o tn o ści gleb y, bad an ia m etod yczn e .47

niu wilgotności gleb w stanie naruszonym zaleca się stosowanie próbek wyjściowych o masie 10—20 gramów. Staraliśm y się więc do pomia­ rów brać ok. 15 g gleby o wilgotności równej wodnej pojemności po­ łowę j.

T a b e l a 1

Sk ład m echaniczny w z ię ty c h do badań m ateriałów glebowych M echanical co m p o sitio n o f s o i l m a te r ia l ta k en f o r i n v e s t i g a t i o n _ Rodzaj m a te r ia łu glebowego S o i l m a te r ia l kin d C z ę śc i s z k ie le to w e S k e le ta l p a r t ic le s 0 > 1 m m % C z ę śc i z ie m is te E a r th ly p a r t ic le s 0 < 1 m m % P ro cen t c z ę ś c i z ie m is ty c h о 0 w mm % o f ea rth y p a r t i c l e s w ith diam eter

i n mm P ro cen t c z ę ś c i z ie m is ty c h ogółem % o f e a rth y p a r t i c l e s t o t a l lA о H LA OJ f lA О 14 f lA C\J О о

3

Jako źródło ciepła stosowano porównawczo suszarkę, doprowadzoną uprzednio do tem peratury 105 lub 130°C, oraz lampy promiennikowe 250-watowe. Lampy te, zależnie od wysokości umieszczenia, dawały na poziomie próbki glebowej tem peraturę 115 lub 130°C.

Przy oznaczaniu wilgotności gleby w stanie nienaruszonym coraz powszechniej (szczególnie przy równoczesnym określaniu sił zatrzym y­ wania wody i wyznaczaniu porowatości różnicowej gleb) stosuje się

pier-ścienie, tj. cylinderki objętości 50 cm3. Określenie więc szybkości w ysy­ chania zawartej w nich gleby (o wilgotności równej wodnej pojemności polowej) było również przedmiotem badań. Prowadzono je jedynie w suszarce, ponieważ lam pa promiennikowa w tym przypadku ze względu na dokładność pomiaru ma mniejsze zastosowanie.

T a b e l a 2

N iek tó re w ła ś c iw o ś c i fizyk och em iczne w z ię ty c h do badań m ateriałów glebow ych Some p h y sic o -c h e m ic a l p r o p e r t ie s o f s o i l sam ples ta k en f o r i n v e s t i g a t i o n

Rodzaj m a te r ia łu glebowego S o i l m a te r ia l k in d Próch­ n ic a Humus % Ą c i Wodna pojemność połow a przy PF 2 , 4 F i e l d w ater c a p a c ity a t pF 2 .4 W ilgotność początk u hamowania w zro stu r o ś l i n przy pF 3 M oisture o f p la n t growth i n h i b i t i o n s t a r t a t pP 3 W ilgotność ca łk o w ite g o zahamowania w zro stu r o ś l i n p rzy pF 3 ,7 M oisture o t t o t a l growth in h i b i t i o n s t a r t a t pP 3 .7 W ilgotność trw a łeg o w ię d n ię c ia r o ś l i n przy pF 4 ,2 M oisture o f permanent w i l t i n g o f p la n ts a t pF 4 .2 w % wagowych i n w eig h t % P ia se k sła b o g l i n i a s t y

Weakly loamy sand 0 ,8 0 3 ,5 6 , 4 4 ,6 2 ,5 2 ,4 Utwór pyłowy zwykły

Common s i l t y fo rm a tio n 1 ,5 9 4 ,8 2 0 ,5 1 2 ,7 4 ,3 4 ,2 G lin a s i l n i e s p i e s z ­ czona S tr o n g ly sanded loam 2 ,1 4 6 ,1 2 0 ,6 1 7 ,^ 8 ,8 8 ,3 G lin a c ię ż k a Heavy loam 2 ,6 9 5 ,0 3 0 ,3 2 8 ,6 2 0 ,1 2 0 ,0 P y ł zwykły Common s i l t 1 ,5 4 4 , fi 2 6 ,9 1 8 ,1 9 ,7 8 ,3

Badania pięciu różnych utworów glebowych przeprowadzono w sześ­ ciu następujących kombinacjach:

— suszenie ^ 15 g próbki w stanie naruszonym w suszarce w 105°C,

w suszarce w 130°C,

pod lampą promiennikową 250 W w ^ 115°C, pod lampą promiennikową 250 W w ^ 130UC,

— suszenie 50 cm3 próbki w stanie nienaruszonym w suszarce w 105°C,

O znaczanie w ilg o tn o ści gleb y, badania m etod yczn e 49

Pom iary przeprowadzono w trzech powtórzeniach, a dla dokładnego wyznaczenia szybkości wysychania przyjęto specjalną metodę. Polegała ona na tym, że dla każdego z badanych utworów glebowych przygoto­ wano 3-krotnie większą liczbę prób wyjściowych niż liczba

zaplanowa-T a b e l a 3

Szybkość w ysychan ia próbek glebow ych w s t a n ie naruszonym 15 g / w su sz a r c e przy tem p eratu rze 105 i 130°C

Drying r a te o f s o i l sam ple» ta k en i n d is tu r b e d s t a t e / ^ 15 g / i n a, d iy e r a t th e tem p eratu re o f 105° and 150°C

Czas g a s z e n ia /m i n / D rying d u ra tio n i n min P ia se k sła b o g l i n i a s t y Weakly loamy sand Utwór pyłowy zwykły Common s i l t y fo rm a tio n G lin a s i l n i e s p ła s z c z o n a S tr o n g ly sanded s o i l G lin a c ię ż k a Heavy loam P y ł zwykły Common s i l t w ilg o tn o ść w % wagowych / 1 - o zn a czo n e, 2 - w y lic z o n e z rów nania r e g r e s j i / m o istu re i n w eigh t % / 1 - d eterm in ed, 2 - c a lc u la t e d from th e r e g r e s io n e q u a tio n /

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 Temperatura 105°C Temperature o f 105°C 0 2 4 ,7 1 0 ,5 2 8 ,8 1 1 ,9 5 7 ,1 . 1 7 ,9 5 1 ,6 2 1 ,7 5 4 ,6 1 9 ,0 50 6 ,3 8 ,6 7 ,8 ' 9 ,9 1 8 ,7 1 5 ,1 25,2 1 8 ,4 2 0 ,2 1 6 ,0 60 0 ,2 7 ,1 0 ,5 8 ,1 0 ,4 1 2 ,5 1 6 ,0 1 5 ,5 6 ,0 1 3 ,2 90 0 ,3 5 ,7 0 ,5 6 ,5 0 ,0 1 0 ,1 5 ,8 1 2 ,5 0 ,8 1 0 ,7 120 0 ,5 4 , 4 0 , 4 4 , 4 0 ,4 7 ,8 0 ,5 9 ,9 0 ,5 8 ,3 180 0 ,5 2 ,2 0 ,2 2 ,3 0 ,2 5 ,9 0 ,0 5 ,4 0 ,0 4 ,2 240 0 ,5 0 ,5 0 ,2 0 ,2 0 ,7 0 ,9 0 ,2 1 ,7 - 0 ,9 500 0 ,0 0 ,0 0 ,2 0 ,0 0 ,4 0 ,0 0 ,0 0 ,0 - 0 ,0 360 * 0 ,0 0 ,0 — Temperatura 150°C Temperature o f 150°C 0 1 1 ,1 1 0 ,0 2 2 ,9 2 0 ,1 1 6 ,7 1 5 ,8 2 0 ,5 1 6 ,4 2 1 ,2 1 6 ,1 15 1 ,1 5 ,4 8 ,7 1 1 ,0 6 ,7 7 ,8 8 ,9 1 0 ,9 7 , 4 1 0 ,5 50 0 ,5 0 ,0 1 ,1 - 4 ,0 1 ,1 2 ,5 2 ,9 6 ,4 1 ,5 5 ,6 45 0 ,5 - 0 ,3 0 ,0 0 ,5 0 ,0 0 ,7 2 ,9 0 ,4 2 ,4 60 0 ,0 - _{0 ,3} - 0 ,5 - 0 ,7 0 ,4 0 , 4 0 ,0 75 - - _{0 ,1} - 0 ,0 - _{0 ,5} 0 ,0 0 ,3 -90 “ 0 ,0 “ ” “ 0 ,0 “ 0 ,0 J

nych terminów, po których wyznaczano ubytki wody. Ten sposób pozwo­ lił nie tylko prawidłowo przeprowadzić pomiary, ale dawał wysoką pow­ tarzalność wyników i ułatw ił pracę od strony organizacyjnej. Jeżeli więc założono 10 term inów oznaczeń tem pa wysychania wody, to do suszarki w staw iano 30 próbek, które następnie wyjmowano partiam i po 3 (co pół

T a b e l a 4

Szybkość w ysych an ia próbek glebow ych w s t a n ie naruszonym /w 15 g / pod lampą promiennikową w tem p eratu rze 115 i 130°C

D rying r a te o f s o i l sam ples ta k en i n d is tu r b e d s t a t e Дп 15g / under ra y lamp a t th e tem p eratu re o f 115° and 130°C

Czas su s z e n ia /m in / P ia se k sła b o g l i n i a s t y Weakly loamy sand Utwór pyłowy zwykły Common s i l t y fo rm a tio n G lin a s i l n i e s p ie sz c z o n a S tr o n g ly sanded s o i l G lin a c ię ż k a Heavy loam Pyi zwykły Common s i l t Drying w ilg o tn o ść w % wagowych / 1 - ozn aczon e, 2 -w y lic z o n e z równani a r e g r e s j i / i n min. m o istu re i n w eig h t % /1 - d eterm in ed , 2 - c a lc u la t e d from th e r e g r e s io n e q u a tio n /

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 Temperatura 115°C Temperature o f H5°c 0 1 6 ,2 1 5 ,8 2 1 ,4 2 2 ,1 2 5 ,1 2 5 ,8 2 4 ,8 2 4 ,2 2 3 ,0 2 3 ,4 15 3 ,0 4 ,2 1 4 ,0 1 2 ,4 1 5 ,9 1 4 ,2 1 4 ,1 1 4 ,6 1 4 ,4 1 3 ,5 30 0 ,3 0 ,0 4 ,6 5 ,4 5 ,2 6 ,0 6 ,3 7 ,3 5 ,9 6 ,2 45 0 ,0 - 0 ,4 _{1 .1} 0 ,5 1 .1 2 ,0 2 ,6 0 ,8 1 ,5 60 - - 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,4 0 ,0 0 ,1 0 ,0 75 - - - 0 ,2 - 0 ,0 -90 - - - - - - 0 ,0 - - " Temperatura 130°C Temperature o f 130°c 0 1 5 ,6 1 5 ,5 2 0 ,1 2 0 ,4 1 8 ,7 1 8 ,6 2 4 ,1 2 4 ,1 2 5 ,3 2 5 ,8 10 7 ,3 6 ,5 1 1 ,8 _{1 1 ,1} 8 ,7 8 ,7 1 6 ,3 1 5 ,8 1 7 ,3 1 6 ,4 20 0 ,4 1 ,1 4 ,2 4 ,5 1 ,8 2 ,3 8 ,8 9 ,1 9 ,0 9 ,1 30 0 ,0 0 ,0 0,4 0 ,7 0 ,1 0 ,0 2 ,? 4 ,1 3 ,2 3 ,8 40 - - 0 ,0 0 ,0 0 ,0 - 0 ,8 0 ,8 _{0 ,5} 0 ,6 50 - - - - - - 0,1 0,0 0,1 0,0 60 - - - - ■ 0,0 - 0,0 —

lub co godzinę) w celu wyznaczenia ubytku ciężaru. W ten sposób uzy­ skane wyniki poddano opracowaniu matematycznemu techniką ETO, aby określić funkcję, liniową lub paraboliczną, obrazującą szybkość wysycha­ nia próbek w zależności od długości czasu suszenia (tab. 3, 4, 5 i rys. 1—6).

O Z N A C Z A N IE W IL G O T N O Ś C I G LEB PR Z E Z SU S Z E N IE W SU SZ A R C E K 15-G R A M O W Y C H P R Ó B E K , P O B R A N Y C H W S T A N IE N A R U S Z O N Y M

Suszenie w tem peraturze 105°C trw ało dla wszystkich gleb średnio 5 godzin (rys. 1). Pod wpływem tem peratury suszenia do 130°C czas su­ szenia ulegał wyraźnem u skróceniu i wynosił: od 30 m inut dla piasku słabo gliniastego do 75 min. dla gliny ciężkiej (rys. 2). Należy jednak zwrócić uwagę, że o ile przy suszeniu w 105°C przebieg krzywej parabo­ licznej, wyznaczonej metodą matematyczną, był bardzo zbliżony do

da-O znaczanie w ilg o tn o ści g leb y , badania m eto d y czn e 51

T a b e l a 5

Szybkość w ysychan ia próbek glebow ych w s t a n ie nie naruszonym /5 0 cm^/ w s u sz a r c e przy tem p eratu rze 105 i 130°C

D rying r a te o f s o i l sam ples ta k en i n u n d istu rb ed s t a t e /5 0 cm^/ i n a d ryer a t th e tem perature o f 105° and 130°C

Czas s u s z e n ia /m in / P ia se k sła b o g l i n i a s t y Weakly loamy sand Utwór pyłowy zwykły Common s i l t y fo rm a tio n G lin a s i l n i e s p ia s z c z o n a S tr o n g ly sanded s o i l G lin a c ię ż k a Heavy loam P y ł zwykły Common s i l t D rying _{w ilg o tn o ść w % wagowych / 1 - ozn aczon e, 2 - w y lic z o n e z równania r e g r e s j i /} i n min. m o istu re i n w eig h t % / 1 - d eterm ined , 2 - c a lc u la t e d from th e r e g r e s io n e q u a tio n /

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 Temperatura 105°C Temperature o f 105°C 0 1 7 ,4 1 2 ,9 2 4 ,0 1 9 ,5 2 1 ,8 2 0 ,1 3 4 ,3 3 3 ,0 3 5 ,8 3 2 ,1 30 1 4 ,2 1 0 ,9 1 9 ,5 1 6 ,7 1 8 ,6 1 7 ,5 31,6 2 9 ,1 3 1 ,4 2 7 ,6 60 4 ,6 9 ,1 1 0 ,4 1 4 ,0 1 4 ,2 15,0 2 2 ,8 2 5 ,4 2 1 ,5 2 3 ,4 120 1 ,7 5 ,8 6 ,2 9 ,2 1 0 ,2 1 0 ,5 1 9 ,5 1 8 ,6 1 2 ,4 1 5 ,9 180 0 ,1 3 ,0 0 ,8 5 ,2 4 ,1 6 ,7 9 ,6 1 2 ,8 4 ,3 9 ,6 240 0 ,1 0 ,8 0 ,2 1 ,9 1 ,7 3 ,5 7 ,3 7 ,9 1 ,0 4 ,3 300 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,7 1 ,0 2 ,4 3 ,9 0 ,3 0 ,3 360 - - - - 0 ,0 0 ,0 1 ,8 0 ,9 0 ,0 0 ,0 480 - - - - 0 ,3 0 ,0 - -600 0 ,0 _ Temperatura 130°C Temperature o f 130°C 0 1 5 ,2 1 3 ,8 2 1 ,8 2 1 ,6 1 8 ,9 1 8 ,6 2 4 ,9 2 5 ,7 2 7 ,0 27,8 30 1 0 ,5 9 ,5 1 7 ,1 1 6 ,9 1 3 ,4 1 4 ,0 2 1 ,2 2 0 ,7 2 2 ,6 2 1 ,8 60 3 ,2 5 ,9 1 4 ,2 1 2 ,8 1 1 ,5 1 0 ,0 1 6 ,2 1 6 ,2 1 8 ,3 1 6 ,4 90 1 ,5 2 ,9 8 ,2 9 ,2 5 ,2 6 ,6 1 1 ,9 1 2 ,2 1 2 ,4 1 1 ,8 120 0 ,4 0 ,6 5 ,5 6 ,1 3 ,1 3 ,8 1 1 ,1 8 ,8 7 ,1 7 ,9 180 0 ,1 0 ,0 0 ,3 1 ,6 0 ,2 0 ,2 1 ,6 3 ,5 0 ,1 2 ,3 240 0 ,1 - 0 ,1 0 ,0 0 ,2 0 ,0 0 ,4 0 ,3 0 ,2 0 ,0 300 0 ,0 - 0 ,0 - 0 ,0 - 0 ,0 0 ,0 0 ,0

-nych empirycz-nych, o tyle przy suszeniu w 130°C był bardziej rozbieżny. Z reguły czas suszenia wyznaczony empirycznie był nieco dłuższy niż wyznaczony matematycznie i wynosił praktycznie od 60 do 90 minut.

O Z N A C Z A N IE W IL G O T N O Ś C I G L E B Y D R O G Ą S U S Z E N IA PO D L A M P Ą PR O M IE N N IK O W Ą 250 W P R Ö B E K ä 15-G R A M O W Y C H

PO B R A N Y C H W S T A N IE N A R U S Z O N Y M

W tym przypadku suszenie próbek przebiegało bardziej intensyw nie niż suszenie w suszarce (rys. 3 i 4). W tem peraturze ok. 115°C (odległość lampy 250 W od suszonej próbki wynosiła 5,5 cm) czas całkowitego w y­ sychania próbki wynosił od 30 min. (piasek słabo gliniasty) do 60 min. (pozostałe z badanych gleb). Zwiększenie tem peratury suszenia do ok.

130°C (odległość lampy od suszonej próbki 4,5 cm) skracało jeszcze nieco czas suszenia. Wynosił on od 30 m inut (piasek słabo gliniasty i utw ór pyłowy zwykły) do 50 m inut (glina ciężka i pył zwykły).

Czas suszenia w m in Drying durationin minutes

R ys. 1. S zyb k ość w y sy ch a n ia próbek g le ­ b ow ych ( æ l5 g) w sta n ie n aru szon ym w

suszarce w tem p era tu rze 105°C; 1 — b i e l i c a p i a s z c z y s t a ( y = 0 ,0 0 0 1 x 2—0 ,0 5 6 x + 1 0 ,2 6 ), 2 — g le b a b r u n a t n a ( y = 0 ,0 0 0 1 x 2—0 , 0 6 7 x + l l , 8 6 ) , 3 — c z a r n a z i e m i a ( y = 0 ,1 8 x 2—l,1 7 4 x + 1 8 ,6 3 ) , 4 — g l e b a b r u n a t n a w ł a ś c i w a ( y = 0 ,0 0 0 1 x 2—0 Д 1 3 х + + 2 1 ,6 6 ), 5 — m a d a p y ł o w a ś r e d n i a (y = 0 ,0 0 0 1 x 2— - 0 ,1 0 3 x + 1 9 ,0 1 )

D ryin g ra te of soil sam p les ( æ l5 g) tak en in disturbed state in a dryer at th e te m ­

p eratu re of 105°C; 1 — s a n d y p o d z o l ( y = 0 0 0 1 x 2—0 .0 5 6 X + 1 0 .2 6 ), 2 — b r o w n s o i l (y = 0 .0 0 0 1 x * —0 .0 6 7 X + 1 1 .8 6 ), 3 — b l a c k e a r t h ( y = 0 .0 1 8 x 2—1 .1 7 4 X + 1 8 .6 3 ), 4 — p r o p e r b r o w n s o i l (2 /= 0 .0 0 0 1 x 2 —0 .1 1 3 X + 2 1 .6 6 ), 5 — m e ­ d iu m s i l t y a l l u v i a l s o i l (y = 0 .0 0 0 1 x * —0.103X +19.01) C z a s s u s ze n ia w min D r y in g d u ra tio n in m in u te s

Rys. 2. S zyb k ość w y sy ch a n ia próbek gleb o w y ch ( æ l5 g) w stan ie n a ru ­ szonym w suszarce w tem p eratu rze

130°C; 1 — b ie lic a p ia s z c z y s ta (y = 0,006x2 — — 0,530x + 9,99), 2 — g le b a b r u n a tn a (y = — 0,0058x2—0,725x+20,55), 3 — c za r n a z ie ­ m ia (г/ = 0,006х2 —0 ,6 2 x t 15,77), 4 — g le b a b r u n a tn a w ła ś c iw a (г/ = 0,0022х2 — 0,397x + -f 16,37), 5 — m a d a p y ło w a ś r e d n ia (y = = 0,0023x2 — 0,408x + 16,13)

D rying rate of soil sam p les taken in d isturbed sta te ( æ l5 g) in a dryer

at the tem p eratu re of 130°C;

1 — s a n d y p o d z o l (.г/ = 0.0006х2 — 0.530X + + 9.99), 2 — b r o w n s o il (i/ = 0.0058x2— — 0.725X+20.55), 3 — b la c k e a r th (y = = 0.006x2 — 0.62x + 15.77), 4 — p r o p e r b r o w n s o il (У = 0.0022х2 —0.397X + 16.37), 5 — m e ­ d iu m s ilty a llu v ia l s o il (y = 0 .0 0 2 3 x 2 — -0.408X + 16.13)

Tak szybkie wysychanie tłumaczyć można chyba bądź nieco wyższą tem peraturą niż wskazywał term ometr, bądź szybszym parowaniem w mniej wilgotnym powietrzu niż ma to miejsce przy analogicznych tem ­ peraturach, ale w zamkniętej komorze suszarki. Metoda ta wydaje się być szczególnie cenna przy szybkim, laboratoryjnym oznaczaniu wilgot­ ności dla niewielkiej ilości prób glebowych. Praktycznie bowiem przy użyciu 1 lam py promiennikowej możemy oznaczyć w ciągu godziny wil­ gotność 2 próbek glebowych, każdą w 2—3 powtórzeniach.

O Z N A C Z A N IE W IL G O T N O Ś C I G L E B Y D R O G Ą S U S Z E N IA W SU SZ A R C E P R Ó B E K (50 cm*) P O B R A N Y C H W S T A N IE N IE N A R U S Z O N Y M

Pomiary, jakie przeprowadzono na próbkach objętości 50 cm3, pobra­ nych w stanie nienaruszonym i doprowadzonych do wilgotności

zbliżo-O znaczanie w ilg o tn o ści gleb y, badania m etod yczn e 53

nej do wodnej pojemności polowej (WPP), wykazały, że gleba w tak du­ żej masie wysychała znacznie wolniej niż przy poprzednio omówionych metodach (tab. 4, rys. 5 i 6).

Czas suszenia w m in Drying duration in minutes

R ys. 3. S zyb k ość w y sy ch a n ia próbek g leb o w y ch ( æ l5 g) w sta n ie n a ru szo ­ n ym pod lam pą p rom ien n ik ow ą w te m ­

p eratu rze æ ll5 ° C ; 1 — b ie lic a p ia s z c z y s ta (y = 0,0142x2—0,981x + + 15,75), 2 — g le b a b r u n a tn a (y= 0 ,0 0 6 0 x 2— — 0,738x+22,07), 3 — c z a r n a z ie m ia (y = = 0,0074x2—0,878x+25,77), 4 — g le b a w ła ś c iw a b r u n a tn a (y = 0 ,0 0 5 1 x 2—0,716x+24,16), 5 — m a d a p y ło w a ś r e d n ia (y = 0,0059x*—0,751x+ + 23,42)

D rying rate of soil sam p les ( æ l5 g) taken in d isturbed sta te under ray

lam p at the tem p eratu re of about

« 1 1 5 ° C ; 1 — s a n d y p o d z o l (y= 0 .0 1 4 2 x 2—0.981X+15.75), 2 — b r o w n s o il (y = 0 .0 0 6 0 x 2 —0.738X+22.07), 3 — b la c k e a rth (y = 0 .0 0 7 4 x 2—0.878X+25.77), 4 — p r o p e r b r o w n s o il (y = 0 .0 0 5 1 x 2—0.716X+ +24.16), 5 — m e d iu m s ilt y a llu v ia l s o il (y — = 0.0059x2 _ 0.751X + 23.42)

Czas suszenia w nuiii Drying duration in minute

R ys. 4. S zyb k ość w y sy ch a n ia próbek g leb o w y ch ( æ l5 g) w sta n ie n aru szo­

nym pod lam pą p rom ien n ik ow ą w

tem p eratu rze ä;130oC;

l — b ie lic a p ia s z c z y s ta (y = 0 ,0 1 9 8 x 2—l,1 3 1 x + + 15,84), 2 — g le b a b r u n a tn a (y = 0,0139x2— l,074x+20,41), 3 — c z a r n a z ie m ia (y = 0 ,0 1 7 8 x 2— — I,174x + 18,63), 4 — g le b a b r u n a tn a w ła ś ­ c iw a (y = 0 ,0 0 8 3 x 2—0,916x+24,08), 5 — m a d a p y ło w a ś r e d n ia (y= 0,0102x*—l,035x+25,76)

D ryin g rate of soil sam p les tak en in d isturbed sta te ( æ l5 g) u n der ray lam p at the tem p era tu re of about ä;130°C;

1 — s a n d y p o d z o l (y= 0 .0 1 9 8 x 2—1.131X+15.84), 2 — b r o w n s o il (y= 0 .0 1 3 9 x 2 —1.074X+20.41), 3 — b la c k e a r th (y = 0 .0 1 7 8 x 2-1 .1 7 4 x + 1 8 .6 3 ), 4 — p r o p e r b r o w n s o il (y = 0 .0 0 8 3 x 2—0.916X+ + 24.08), 5 — m e d iu m s i l t y a llu v ia l s o il y = = 0.0102x2 —1.035X + 25.76)

Najkrótszego czasu suszenia w tem peraturze 105°C wymagał piasek słabo gliniasty i utw ór pyłowy zwykły (5 godzin), a najdłuższego glina ciężka (8 godzin). Zwiększenie tem peratury suszenia do 130°C skróciło czas suszenia do 3—5 godzin, zależnie od gleby. W najkrótszym czasie w y­ sychał piasek słabo gliniasty (3 godziny), a w najdłuższym glina ciężka (5 godzin).

Na zakończenie w arto dodać, iż krzywe wysychania, przedstawione n a wszystkich pięciu wykresach, układają się prawie równolegle. Świad­ czyć to może o tym, że szybkość wysychania w dużym stopniu zależy nie tylko od rodzaju gleby, ale i od jej wilgotności początkowej. Należa­ łoby więc i te n czynnik w przyszłości przebadać.

Czas suszenia w m in — Drying duration in minutes

R ys. 5. S zy b k o ść w y sy ch a n ia próbek g leb o w y ch w sta n ie n ien a ru szo n y m (50 cm 3) w su szarce w tem p era tu rze 105°C;

i — b ie lic a p ia s z c z y s t a (y = 0 ,0 0 0 lx * —0,068x4-12,85), 2 — g le b a b r u n a tn a ( y =0,0001x2—0,0093x4-19,52),

3 — c z a r n a z ie m ia (y = 0 ,0 0 0 1 x 8—0,091x4-20,13), 4 — g le b a b r u n a tn a w ła ś c iw a ( y = 0 ,0001x2—0,136x4- + 33,05), 5 — m a d a p y ło w a ś r e d n ia ( y =0,0002x2—0,154x+ 32,12)

D ry in g r a te o f soil sam p les tak en in u n d istu rb ed sta te (50 cm 3) in a dryer at th e tem p era tu re of 105°C;

1 — s a n d y p o d z o l (у= 0 .0 0 0 1 х г—0.068x4-12.85), 2 — b r o w n s o il ( y =0.0001x2—0.0093X+19.52), 3 —

b la c k e a r th (j/=0.0001x8—0.091X+20.13), 4 — p r o p e r b r o w n s o il (y=0.0001x*—0.136x4-33.05), 5 — m e d iu m s i l t y a llu v ia l s o il (y = 0 .0 0 0 2 x 2—0.154x4-32.12)

Czas suszenia w тгьгтъ Drying duration in minutes

Rys. 6. S zyb k ość w y sy c h a n ia prób ek g leb o w y ch (50 cm 3) w sta n ie n ien aru szon ym w su szarce w tem p eratu rze 130°C;

1 — b ie lic a p ia s z c z y s ta (y = 0 ,0 0 0 4 x 2—0,156x4-13,85), 2 — g le b a b r u n a tn a (y=0.0003x2—0,164x4-21,59),

3 — c z a r n a z ie m ia (y = 0 .0 0 0 4 x 2—0.116x4-18.65), 4 — g le b a b r u n a tn a w ła ś c iw a (y = 0 .0 0 0 3 x 2—0.176x4- 4-25,66), 5 — m a d a p y ło w a ś r e d n ia (y = 0 ,0 0 0 4 x 2—0,214x4-27,85)

D ryin g rate o f so il sam p les (50 cm 3) ta k en in u n d istu rb ed sta te in a dryer at th e tem p era tu re of 130°C;

I — s a n d y p o d z o l (y = 0 .0 0 0 4 x 8—0.156x4-13.85), 2 — b r o w n s o il (y = 0 .0 0 0 3 x 2—0.164x4-21.59), 3 — b la c k e a r t h (y = 0 .0 0 0 4 x 2-0 .1 1 6 x 4 -18.65), 4 — p r o p e r b r o w n s o i l (y = 0 .0 0 0 3 x 2- 0.176x4-25.66), 5 —

O znaczanie w ilg o tn o ści gleb y, badania m etod yczn e 55

Przyjęcie zaś w badaniach wodnej pojemności polowej jako wilgot­ ności początkowej podyktowane zostało chęcią znalezienia dla poszcze­ gólnych gleb najdłuższych (granicznych) czasów suszenia.

W N IO SK I

Z przeprowadzonych pomiarów wilgotności próbek glebowych, któ­ rych początkowa wilgotność nie przekraczała wodnej pojemności polo­ wej, nasuw ają się następujące wnioski.

1. Czas suszenia w suszarce w tem peraturze 105°C próbki glebowej o masie ok. 15 g, pobranej w stanie naruszonym, wynosi, bez względu na rodzaj gleby, ok. 5 godz. maksymalnie 6 godz.).

2. Podnosząc tem peraturę suszenia do 130°C można skrócić czas su­ szenia w suszarce (próbki glebowej o masie ok. 15 g) do ok. 1,0-1,5 godz., zależnie od rodzaju gleby.

3. Zastosowanie lamp promiennikowych 250 W w odległości 4,5-5,5 cm od dna próbki glebowej, pobranej w stanie naruszonym i masie ok. 15 g, skraca czas suszenia do 1/2 bądź 1 godz.), zależnie od rodzaju gleby.

4. Suszenie w suszarce próbek glebowych o objętości 50 cm3, pobra­ nych w stanie nienaruszonym, wynosi w tem peraturze 105°C od 5 do 8 godzin, a w tem peraturze 130°C od 3 do 5 godz.), zależnie od rodzaju gleby.

5. W ydaje się, że na podstawie przeprowadzonych pomiarów oraz ze względu na usprawnienie i przyspieszenie oznaczania wilgotności gleby można by zalecać w odniesieniu do gleb m ineralnych (analogicznie jak przy oznaczaniu suchej masy ziarna) szybką metodę suszenia w tem pe­ ratu rze 130°C zarówno próbek glebowych pobranych w stanie naruszo­ nym, jak i nienaruszonym.

LIT ER A TU R A

[1] К а с z i n s к i N. A.: F izik a poczw . Cz. I. M oskw a 1965. [2] J a n e r e t H.: B od en k u n d lich es P rak tik u m . B erlin 1953.

[3] Ł a p i ń s k i M. , K o s t y r k o K., W ł o d a r s k i W.: N o w o czesn e m etody p o ­ m iaru i r eg u la cji w ilg o tn o ści. W arszaw a 1965.

[4] O pracow anie zbiorow e — A g ro fiziczesk ije m ieto d y issled o w a n ija poczw . M o­ sk w a 1966.

[5] O pracow anie zb iorow e — U n tersu ch u n g sm eth o d en des B oden — stru k tu rzu - stan d es. B erlin 1968.

[6] P i p e r C. J.: A n aliza gleb y i roślin. W arszaw a 1957. [7] R e w u t I. B.: F izik a poczw . L eningrad 1964.

[8] R o d e A. A.: M ietody izu czenija w odnogo reżim a poczw . M oskw a 1960. [9] T r z e c k i S., K r ó l H., S z u n i e w i с z J.: M etody oznaczania różnych p o jem ­

C. Т Р Ж Е Ц К И , K . Ш Е В Ч И К М ЕТО ДИ Ч ЕСКИ Е И С С Л ЕД О ВА Н И Я ПО О П РЕДЕЛЕН ИЮ В Л А Ж Н О С Т И П О ЧВЫ ГРА В И М Е Т РИ Ч Е С К И М И М ЕТО ДАМ И И нститут растениеводства. С ельск охозя й ствен н ая академ ия в В арш аве Р е з ю м е В 1972 и 1973 годах проведены были в И н ституте р астениеводства С ель­ ск охозяй ствен н ой академ ии в В арш аве точны е изм ерен ия скорости вы сы хани я 5 р а зн ы х почв (от очень легк и х до очень тя ж ел ы х) при обознач ении и х влаж ности. Зак лады валось, что максим альная в л аж н ость отбираем ы х дл я оп р едел ен и й образцов1 в естеств ен н ы х усл ов и я х не превы ш ает и х полевой влагоемкости. П оэтому, несмотря на прим ененны й м етод суш ки, и зм ерен и я проводились на о бр азц ах, вл аж н ость к оторы х была доведен а до полной п олевой и х влагоем ­ кости. И зм ерения велись на о б р а зц а х отобранны х в наруш енном состоянии, весом около 15 г, вы суш и ваем ы х в суш ильном ш к а ф у при тем пературе 105° и 130°Ц и под генератором и зл уч ен и я 250 W при тем пературе около 115° и 130°Ц. В ы ­ сы хание образцов объем ом 50 к у б . см , отобранны х в н ен аруш ен ном состоянии, испы ты валось в суш ильном ш к а ф у при тем п ературе 105° и 130°Ц. П олучен ны е данны е дл я к а ж д о й и з почв, вида отобранного образц а и т ем ­ пературы вы суш ивания, подвергались матем атической обработке согласно м е­ тодам статистики, в и сходе чего были получены п араболическ ие ф у н к ц и и ск о­ рости вы сы хания, пок азан н ы е в статье на рис. от 1 по 6. S. T R ZE C K I, К . SZ E W C ZY K M ETH O D IC AL IN V E ST IG A T IO N S ON SO IL M O ISTU R E D ETER M IN A TIO N B Y GR A VIM ETRIC M ETH ODS In stitu te of Crop P rod u ction A g ricu ltu ra l U n iv ersity of W arsaw

S u m m a r y

In 1972 and 1973 at th e D ep artm en t of Crop P roduction, C ollege of A g ricu l­ ture in W arsaw , e x a c t m ea su rem en ts on drying ra te of 5 v a rio u s so ils (from v e r y lig h t to v e r y h eavy), to d eterm in e th eir m oistu re con ten t, w ere carried out.

It has b een assum ed th at the m a x im a l m oistu re of sa m p les ta k en in n a tu ra l con d ition s for d eterm in ation could not ex c e e d th eir fie ld w a te r cap acity. T h erefore, irre sp ectiv e of the m ethod of drying applied, th e m ea su rem en ts w ere accom p lish ed on sam p les th e m oistu re of w h ich w a s p relim in a rily red u ced to fie ld w a ter cap acity.

T he sam p les for m ea su rem en ts w ere tak en in a distu rb ed state, th e w e ig h t o f p articu lar sam p les a m ou n tin g to about 15.9 g. T h ey w e r e dried in a dryer at th e tem p era tu re of 105° and 130°C or under th e ray lam p of 250 W at th e te m ­ pera tu re of about 115° and 130°C. D ry in g up sam p les w ith th e b u lk o f 50 cm 3,

O znaczanie w ilg o tn o ści gleb y, b adania m eto d y czn e 57

tak en in an u n d istu rb ed s ta te occurred in drier at th e tem p era tu re of 115° and 130°C.

T he data obtained for each soil sam p le k in d and drying tem p era tu re w ere p rocessed by th e m eth od s of m a th em a tica l sta tistics, w h ich en ab led to p lo t p a ra ­ bolic fu n ctio n s of d rying rate p resen ted in F igu res 1-6.

D o c . d r h a b . S t a n i s ł a w T r z e c k i

I n s t y t u t P r o d u k c j i R o ś l i n n e j A R W a r s z a w a , ul . R a k o w i e c k a 26