Instytut Kształtowania i Ochrony Środowiska Rok akademicki 2013/2014

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

Ćwiczenie z przedmiotu: „Fizyka i chemia gleb.

Właściwości fizyko-wodne i retencyjne gleb.”

Emilia Matuszczyk

Inżynieria środowiska

Rok I, grupa 4

1. Porowatość gleby (P)

Porowatością nazywamy objętość przestworów między cząsteczkami materiału glebowego. Wyrażamy ją w procentach objętości całej próbki glebowej w nienaruszonym stanie.

Porowatość najczęściej wyznacza się na podstawie wyników oznaczeń gęstości właściwej i objętościowej:

P = (d_w-d_o)/d_w * 100% [%]

Gdzie:

d_w – gęstość właściwa gleby [g*dm³]

d_o – gęstość objętościowa gleby [g*dm³]

Obliczenie porowatości warstwy gleby w % objętości:

P_0,1 = (2,57-1,48)/2,75 * 100% = 42%

P_0,3 = (2,62-1,60)/2,62 * 100% = 39%

P_0,5 = (2,67-1,70)/2,67 * 100% = 36%

P_0,7 = (2,69-1,69)/2,69 * 100% = 37%

P_0,9 = (2,68-1,72)/2,68 * 100% = 36%

P_1,0 = (2,68-1,78)/2,68 * 100% = 34%

1. Uwilgotnienie gleby (W)

Stan wilgotności można wyrazić przez:

• Procent wilgotności w stosunku wagowym do suchej masy gleby (W_%wag)

• Procent wilgotności w stosunku objętościowym do objętości podanej próbki (W_%obj)

• Procent wilgotności w stosunku do pełnej pojemności wodnej

Określenie uwilgotnienia odpowiada polowej pojemności wodnej (PPW) oraz pojemności okresu suszy (POS).

PPW – maksymalna ilość wody, jaką może utrzymać gleba przez długi czas przy całkowitym wyeliminowaniu parowania wody z gleby.

POS – minimalny dopuszczalny stan uwilgotnienia gleby zapewniający roślinie pobór wody trudno dostępnej za pomocą systemów korzeniowych.

Obliczenie wilgotności warstwy gleby w % objętości przy zwierciadle wody gruntowej 0,4m; 0,7m; 1,0m:

W_%obj = W_{%wag *} d_o

Dla zwierciadła wody gruntowej na poziomie 0,4m:

PPW_0,1 = 24,3*1,48 = 36%

POS_0,1 = 20,9*1,48 = 31%

PPW_0,3 = 21,9*1,6 = 35%

POS_0,3 = 21,4*1,6 = 34%

Dla zwierciadła wody gruntowej na poziomie 0,7m:

PPW_0,1 = 18,9*1,48 = 28%

POS_0,1 = 14,9*1,48 = 22%

PPW_0,3 = 18,3*1,6 = 29%

POS_0,3 = 14,1*1,6 = 23%

PPW_0,5= 18,6*1,7 = 32%

POS_0,5 = 18*1,7 = 31%

Dla zwierciadła wody gruntowej na poziomie 1,0m:

PPW_0,1= 14,2*1,48= 21%

POS_0,1 = 12,2*1,48 = 18%

PPW_0,3 = 14,1*1,6 = 23%

POS_0,3 = 12,3*1,6 = 20%

PPW_0,5 = 14*1,7 = 24%

POS_0,5 = 12,8*1,7 = 22%

PPW_0,7 = 17,2*1,69 = 29%

POS_0,7 = 17*1,69 = 29%

PPW_0,9 = 18,7*1,72 = 32%

POS_0,9 = 18*1,72 = 31%

GŁĘBOKOŚĆ [m]	GĘSTOŚĆ	POROWATOŚĆ	WILGOTNOŚĆ W % WAGOWYCH PRZY WODZIE GRUNTOWEJ
	OBJĘT. [g/cm^3]	WŁAŚC. [g/cm^3]	[% obj]
0,1	1,48	2,57	42
0,3	1,60	2,62	39
0,5	1,70	2,67	36
0,7	1,68	2,69	37
0,9	1,72	2,68	36
1,0	1,78	2,68	34

1. Zapas wody w glebie

Zapas wody w warstwie gleby lub całym profilu glebowym można wyrazić w [mm] słupa wody. Zapas ten często podawany jest w jednostkach objętości wody w warstwie gleby na powierzchni 1m² lub 1ha ( m³/m² lub ³/ha)

1ha = 100000m³

10m³/ha = 100mm słupa wody

Zapas wody w glebie obliczamy ze wzoru:

Z = W_%obj/100% * h [mm]

Gdzie:

h – miąższość warstwy gleby [cm]

W_%obj – wilgotność objętościowa [%]

Obliczenie zapasu wody w 1-metrowym profilu gleby przy pełnej pojemności wodnej:

Z_peł.pw = 0,42*100+(0,42+0,39)/2*200+(0,39+0,36)/2*200+(0,36+0,37)/2*200+

(0,37+0,36)/2*200+(0,36+0,34)/2*100 = 379mm = 3790 m³/ha

Dla głębokości 0,4m:

Z_PPW0,4 = 0,36*100+(0,36+0,35)/2*200+(0,35+0,375)/2*100+(0,375+0,36)/2*100+

(0,36+0,37)/2*200+(0,37+0,36)/2*200+(0,36+0,34)/2*100= 361mm = 3610 m³/ha

Z_POS0,4 = 0,31*100+(0,31+0,34)/2*200+(0,34+0,375)/2*100+(0,375+0,36)2*100+

(0,36+0,37)/2*200+(0,37+0,36)/2*200+(0,36+0,34)/2*100= 349,5mm=3495 m³/ha

Dla głębokości 0,7m:

Z_PPW0,7= 0,28*100+(0,28+0,29)/2*200+(0,29+0,32)/2*200+(0,32+0,37)/2*200+

(0,37+0,36)/2*200+(0,36+0,34)/2*100= 323mm=3230 m³/ha

Z_POS0,7 = 0,22*100+(0,22+0,23)/2*200+(0,23+0,31)/2*200+(0,31+0,37)/2*200+

(0,37+0,36)/2*200+(0,36+0,34)/2*100=297mm=2970 m³/ha

Dla głębokości 1,0m:

Z_PPW1,0 = 0,21*100+(0,21+0,23)/2*200+(0,23+0,24)/2*200+(0,24+0,29)/2*200+

(0,29+0,32)/2*200+(0,32+0,34)/2*100= 259mm=2590 m³/ha

Z_POS1,0 = 0,18*100+(0,18+0,2)/2*200+(0,2+0,22)/2*200+(0,22+0,28)/2*200+

(0,28+0,32)/2*200+(0,31+0,34)/2*100= 239,5mm= 2395m³/ha

Pełna pojemność wodna [mm]	Zapasy wodu POS i PPW [mm]
	GLEBOWE ZWIERCIADŁA WODY GRUNTOWEJ [m]
	0,4 m
379 mm	PPW=361mm POS=349,5mm

1. Retencja gleby

Retencja – zdolność do zatrzymywania pewnych ilości wody w ściśle określonych warunkach

Retencja użyteczna – ilość wody wykorzystywana na parowanie terenowe:

ΔRm – maksymalna

ΔRe - efektywna

Obliczenie retencji użytecznej efektywnej (ΔRe) przy zwierciadle wody gruntowej zalegającej na głębokościach 0,4m; 0,6m; 1,0m:

ΔRe_0,4 = Z_PPW – Z_POS = 361mm-349,5mm= 11,5mm

ΔRe_0,7 = Z_PPW – Z_POS = 323mm-297mm = 26mm

ΔRe_1,0= Z_PPW – Z_POS = 259mm – 239,5mm = 19,5mm

1. Ociekalność

Odciekalność gleby – zdolność oddawania wody pod wpływem sił ciężkości.

Odciekalność = Z_peł.pw - Z_PPW

Odciekalność_0,4 = 379mm – 361mm = 18mm

Odciekalność_0,7 = 379mm – 323mm = 56mm

Odciekalność_1,0 = 379mm – 259mm = 120mm

Współczynnik odciekalności (E) – objętość wody swobodnie odciekającej z monolitu glebowego w pełni nasycenia przez objętość monolitu raz 100%

E = $\frac{odciekalnosc}{objetosc\ profilu\ }*100\%$

Obliczanie współczynnika odciekalności:

Dla zwierciadła wody 0,4m:

E_0,4= $\frac{18mm}{379mm}*100\% = \ $4,7%

Dla zwierciadła wody 0,7m:

E_0,7 = $\frac{56mm}{379mm}$*100 = 14,8%

Dla zwierciadła wody 1,0m:

E_1,0 = $\frac{120mm}{379mm}*100\% = 31,7\%$

Poziom wody gruntowej [m]	Pełna PW [mm]	POS	Odciekalność [mm]	Współczynik Odciekalności [% obj.]
0,4	379	349,5	18	4,7
0,7		297	56	14,8
1,0		239,5	120	31,7

1. Przewiewność – zdolność gleby do utrzymywania powietrza

Przewiewność= $\frac{odciekalnosc}{Pelna\ PW}*100\%$

Przewiewność_1,0=$\frac{120}{379}$*100%= 31,7%

Skład granulometryczny obiektu gleby (nr 42)

Nr profilu glebowego	Warstwa gleby [cm]	Zawartość procentowa funkcji	Opis gleby - grupa mechaniczna
		Spław. <0,02mm	Pyłowej 0,02 - 0,10mm
47	0-30	20	26
	30-120	30	27
	120-150	50	29
52	0-20	14	30
	20-100	13	23
	100-150	27	30
57	0-20	18	20
	20-70	29	24
	70-150	36	25
62	0-25	29	15
	25-70	40	20
	70-150	42	18
67	0-20	19	23
	20-70	21	19
	70-150	30	19

Profil glebowy	Warstwa [cm]	GRUNTY ORNE H=0,6m	UŻYTKI ZIELONE H=0,4m
		R1 [%obj]	Z1 [mm]
Pgm30glslp120gs150	0-30	28	174
	30-60	30
Pgl20pgl100glsip150	0-20	20	80
	20-60	20
Pgm20glsip70glslp150	0-20	28	112
	20-60	30
Glsip25gs85gs150	0-25	-	-
	25-40
Pgm20glsip70glslp150	0-20	-	-
	20-40

Określenie maksymalnych efektywnych zapasów wody możliwych do zmagazynowania czynnej warstwy gleby:

Profil glebowy	Grunty orne	Użytki zielone
	Ze [mm]	F [ha]
Pgm30glslp120gs150	60	11,1
Pgl20pgl100glsip150	32	8,1
Pgm20glsip70glslp150	36	8,5
Glsip25gs85gs150	x	x
Pgm20glsip70glslp150	x	x

Maksymalna ilość wody łatwo dostępnej dla roślin możliwa do zmagazynowania w czynnej warstwie gleby: