Завдання, що виконуються в лабораторії. Завдання 1.Визначення гранулометричного складу ґрунту без допомоги приладів.

Завдання 1. Визначення гранулометричного складу ґрунту без допомоги приладів.

Механічний склад – дуже важлива властивість ґрунту, по якій визначають його різновид, виробничу цінність, родючість, способи обробки. Від механічного складу залежать майже всі фізичні та фізико-механічні властивості ґрунту. Назва ґрунту по механічному складу дається за даними аналізу верхнього горизонту (0-25 см).

Методика проведення роботи. Орієнтоване визначення гранулометричного складу ґрунту проводиться двома способами.

Сухий спосіб. Жменьку ґрунту ретельно розтирають на долоні. Супіщані ґрунти розтираються легко. При цьому виділяється незначна кількість пильовато-глиністого матеріалу. Піщані ґрунти зовсім не мають глинистих часток, безструктурні, не володіють зв’язністю, складаються з піщаних зерен з невеликою домішкою пильоватих часток. Глинисті ґрунти розтираються важко, після розтирання з’являється велика кількість пильовато-глинистих часток. Суглинні ґрунти при розтиранні дають тонкий порошок, в якому відчувається деяка кількість піщаних часток, помітних оком людини. Про механічний склад досліджуваного ґрунту можна зробити висновки за допомогою таблиці 1.

Таблиця 1 – Механічний склад грунту залежно від властивостей ґрунтового шнура

Мокрий спосіб. Цей метод можна доповнити розкочуванням мокрого ґрунту в шнур. Жменьку ґрунту змочити водою і розминати пальцями до консистенції пластичного тіста, вода при цьому не повинна віджиматися, але маса повинна маститися і полискувати водою. На долоні розкотати (зсукати) з цієї маси шнур завтовшки близько 3 мм, який потрібно згорнути в кільце діаметром 3-3, 5 см.

Завдання 2. Визначення гігроскопічної вологи в ґрунті.

Гігроскопічна волога являє собою молекули водяної пари, які адсорбовані твердою фазою ґрунту з атмосфери. Тому гігроскопічну вологу можна визначити в ґрунті, з якого вилучена вільна плівкова волога. Такий стан ґрунту, який зветься повітряно-сухим, досягається в тому випадку, коли грунт довгий час знаходиться у сухому приміщенні. Гігроскопічна волога вилучається з ґрунту при нагріванні його до температури завбільшки 100º С.

Методика проведення роботи. За допомогою метода квартування відбирають середній зразок ґрунту, який знаходиться в повітряно-сухому стані. На технічних терезах зважують 5г ґрунту, переносять в попередньо зважений бюкс із знятою кришкою та ставлять у термостат з температурою 100-105º С. Через 1, 5-2 години виймають бюкс із термостату і ставлять в ексикатор. Після охолодження букс з ґрунтом зважують і знову ставлять в термостат на 30 хвилин. Якщо після другого сушіння вага бюксу із зразком не зменшується, то можна розраховувати вміст гігроскопічної вологи.

Вміст гігроскопічної вологи обчислюють за формулою:

P₂ – P₃ *100, %

W= P₃ – P₁ (1)

де: W – вміст гігроскопічної вологи в ґрунті, %;

P₁ – вага бюксу без ґрунту, г;

P₂ – вага бюксу з ґрунтом до сушіння, г;

P₃ – вага бюксу з сухим ґрунтом, г.

Завдання 3. Визначення повної вологоміскості ґрунту.

Повною вологоємністю зветься найбільша кількість води, яку здатен утримувати грунт. В цьому випадку усі пори ґрунту будуть заповнені водою, а повітря буде повністю усунено з ґрунту. Такий стан настає в разі тривалого надходження в грунт великої кількості води, наприклад, під час повені або тривалих дощів. Уяву про повну вологоємність можна отримати насичуючи водою зразок ґрунту із зруйнованою структурою.

Методика проведення роботи. Скляну трубку діаметром 2-3см та 15 см довжиною з одного кінця обов'язують марлею під яку підкладають паперовий фільтр, та зважують на технічних терезах. Трубку заповнюють розтертим ґрунтом на висоту 10-12 см. Для ущільнення матеріалу нижнім кінцем трубки обережно постукують по листовій гумі. Трубку з ґрунтом зважують на технічних терезах. Різниця між результатами першого і другого зважування складає вагу ґрунту.

Трубку повільно занурюють в посудину з водою таким чином, щоб рівень води був на 1 см вище рівня ґрунту в трубці та залишають її в такому стані до тих пір, поки рівень води в трубці не підійметься на 3-5 см над ґрунтом. Далі трубку з ґрунтом виймають з води та закріплюють в штативі у вертикальному положенні на 10 хвилин, щоб стекли залишки води. Трубку знімають з штативу, протирають зовнішню поверхню фільтрувальним папером та зважують на технічних терезах.

Розрахунок води, утримується ґрунтом після насичення, ведуть за формулою:

P₂ – P₃ *100, %

А = P₃ – P₁ (2)

де: А – % поглинутої вологи в ґрунті;

P₁ – вага скляної трубки без ґрунту, г;

P₂ – вага скляної трубки з сухим ґрунтом, г;

P₃ – вага скляної трубки з мокрим ґрунтом, г.

Паралельно визначають і розраховують вміст гігроскопічної вологи (завдання 2).

Повну вологоємкість (W_мах ) визначають додаванням відсоткового вмісту гігроскопічної вологи (W) та води, яка утримується ґрунтом після насичення (А):

W_мах = W+А (3)

Завдання 4. Визначення капілярного підйому води в ґрунті.

Вода надходить у грунт у вигляді поливу і у вигляді атмосферних опадів. Проникаюча в грунт вода в першу чергу утримується капілярами поверхневих шарів, а надлишок проникає в глиб ґрунту. У міру просихання ґрунту вона з нижніх шарів по капілярах надходить наверх.

Наповнюючи пори, капілярна вода знаходиться під дією капілярних сил, що впливає на її пересування в ґрунті. Капілярні сили перевищують сили земного тяжіння, і це обумовлює підйом води в ґрунті. Чим тонше капіляр, тим на більшу висоту піднімається в ньому вода. Підйом води по капілярах відбувається повільно, але він сприяє зволоженню ґрунту, що особливо важливо в посушливі періоди.

Висота і швидкість підйому води в ґрунті залежить від ряду чинників, серед яких провідним є його гранулометричний склад. Дрібнозерниста структура ґрунту обумовлює дрібний розмір пір, а грубозерниста - пори великі. Чим менше часу, тим вище капілярний підйом води. Разом з цим в грубозернистих ґрунтах вода піднімається швидше.

Найбільша кількість води, яку грунт здатен утримувати шляхом підйому води по капілярах, називають капілярної вологоємністю.

Уяву про процес капілярного підйому води в ґрунті можна отримати шляхом спостереження за підйомом води в скляній трубці, заповненій розтертим ґрунтом.

Зразок повітряно-сухого ґрунту (ґрунтової суміші) ретельно розтирають у ступці і через лійку насипають в скляну трубку діаметром 2-3 см і довжиною близько 50 см. Нижній кінець трубки попередньо обв'язують двома шарами марлі, щоб грунт не висипався.

Для ущільнення ґрунту скляну трубку постукують нижнім кінцем об стіл або лист гуми.

Беруть скляний стакан об'ємом 150-200 мл і наполовину наповнюють водою. На штативі закріплюють трубку із землею та її ніжній кінець опускають у воду на 1см. Рівень води на протязі всього випробування підтримують на одному рівні.

Відразу після спуску трубки у воду починають відлік часу. По мірі підйому води грунт темніє. Підйом води відраховують протягом 1 години через кожні 5 хвилин. Вимір висоти підйому ведуть лінійкою або міліметровою стрічкою, починаючи від поверхні води у склянці. У випадку нерівномірного підйому води, в різних шарах ґрунту, проводять замір мінімальної і максимальної відстані і розраховують середню величину.

За даними спостережень будують графік. На осі ординат відкладають висоту капілярного підйому води в мілілітрах, а на осі ординат - відповідне значення часу. Вид графіка залежить від гранулометричного складу ґрунту: чим більше величина частинок ґрунту, тим стрімкіше піднімається крива. Одночасно в грубозернистих ґрунтах крива швидше схиляється за рахунок призупинення капілярного підйому.

Завдання 5. Визначення рН водної витяжки ґрунту.

Середній зразок ґрунту розтирають у фарфоровій ступці і просівають через сито з діаметром отворів 1 мм. Наважку ґрунту масою 25 г переносять у конічну колбу об'ємом 250 мл і доливають 125 мл дистильованої води. Колбу кілька разів збовтують і відстоюють 5 хвилин. Далі витяжку фільтрують через паперовий фільтр і відбирають 5 мл фільтрату в пробірку. До нього додають 0, 25 мл універсального індикатора, струшують і спостерігають за зміною кольору.

Пробірку з пофарбованим фільтратом підносять до штатива з кольоровими розчинами, що мають певне pH, і порівнюють, відшукуючи ідентичний колір. Якщо кольори точно збігаються, то записують в зошит значення pH, вказане на етикетці стандартного розчину. Якщо колір досліджуваного розчину проміжний між двох стандартних розчинів, то pH розраховується як середнє між їх величинами.

При відсутності набору стандартних розчинів pH ґрунту визначається за допомогою універсального індикаторного паперу.

У фільтрат опускають листок індикаторного паперу і дивляться, яка з її смужок яскраво забарвилася. За кольоровою шкалою визначається значення pH.

Завдання 6. Визначення кількості гумусу в ґрунті за методом І.В. Тюріна.

У процесі розкладання мертвих рослинних і тваринних залишків у ґрунті відбувається утворення специфічних органічних речовин, притаманних тільки ґрунтам, які були названі перегнійними речовинами або гумусом.

Основне джерело нагромадження в ґрунтах перегною - кореневі системи рослин. Дослідженнями встановлено, що перегнійни речовини ґрунту утворюються в результаті ферментативного біохімічного синтезу, здійснюваного ґрунтовими мікроорганізмами з продуктів розкладання рослинних залишків. Серед продуктів розкладання найбільше значення мають речовини ароматичної природи, речовини білкового характеру і вуглеводи.

У процесі біологічного кругообігу елементів у ґрунтах накопичуються досить значні кількості перегнійних речовин. У найбільш багатих перегноєм ґрунтах їх вміст може доходити до 600-800 т на 1 га при потужності збагаченого шару 100 - 120 см, а іноді до - 200 см. Разом з перегноєм накопичуються значні кількості азоту, фосфору, сірки та інших елементів, що входять до його складу. До складу перегнійних речовин входять багато вітамінів і антибіотиків.

Зі вмістом гумусу (перегною) пов'язаний структурний стан ґрунту (особливо верхнього шару), його поглинальна здатність, багато фізичних властивостей, в тому числі вологоємкість і теплові властивості. Ґрунти, багаті гумусом, дуже родючі.

Метод І.В. Тюріна дозволяє визначити вміст у ґрунті новостворених органічних сполук і сильно змінених найдрібніших залишків рослин.

Визначення кількості гумусу цим методом ґрунтується на окислюванні органічного вуглеводу по реакції:

K₂ Cr₂ O₇ + 8H₂SO₄ + 3C → 2K₂SO₄ + 2 Cr₂ (SO₄)₃ + 3CO₂ + 8H₂O

Надлишок хромової кислоти, що залишилася після окислення органічних речовин, титрують сіллю Мора в присутності індикатора (фенілантронілової кислоти або дифеніламіном).

Щоб уникнути помилки зразок ґрунту повинен бути ретельно очищений від органічних залишків (дрібних корінців, залишків стебел та ін.)

Реактиви: 0, 4 н розчин біхромату калію в сірчаній кислоті; 0, 2 н розчин солі Мора у воді; 0, 2% розчин фенілантронілової кислоти або дифеніламін.

Від зразка ґрунту, сильно розтертого в ступці, відбирають наважку масою близько 1 г. З цієї проби ретельно видаляють органічні залишки. З кількості, що залишилася беруть точну наважку 0, 2 г. Її переносять у конічну колбу об'ємом 100 мл, додають 15 мл хромової суміші. В іншу колбу (контрольну) також наливають 15 мл суміші. Обидві колби ставлять на електроплитку, накривають воронками і кип'ятять 5 хвилин. Після охолодження рідини в обидві колби додають дистильовану воду до ¼ її об'єму і знову охолоджують. Далі додають по 5 крапель індикатора і з бюретки титрують розчином солі Мора до зеленого кольору.

Хромова суміш реагує з сіллю Мора по реакції:

K₂ Cr₂ O₇ + 8H₂SO₄ + 6FeSO₄ → K₂SO₄ + Cr₂ (SO₄)₃ + 3Fe₂(SO₄)₃ + 7H₂O

У процесі титрування колір розчинів у колбах поступово змінюється на: фіолетовий → синій → зелений. Чистий зелений колір свідчить про повну нейтралізацію хромової суміші та відновлення індикатора.

У першу чергу титрують контрольний розчин, а потім досліджуваний з грунтом. Розрахунок ведеться за формулою:

, (4)

де А - кількість гумусу в грунті, %;

а - кількість солі Мора, що пішла на титрування хромової суміші без грунту, мл;

б - кількість солі Мора, витраченої на титрування хромової суміші після окислення грунту, мл;

n - наважка грунту, м.