1. Cvičení Fyzikální vlastnosti půdy

1. Cvičení – Fyzikální vlastnosti půdy Pedologie v tropech

Ing. Petra Hubová [email protected] č.dv. 234

Porušený x neporušený půdní vzorek

Odběr neporušeného půdního vzorku

Rozbor neporušeného půdního vzorku Odběr neporušeného půdního vzorku  Půda je třífázový systém obsahující pevnou, kapalnou a plynnou fázi.  Odběr neporušeného půdního vzorku se provádí za účelem hodnocení zastoupení jednotlivých fází. Je třeba odebrat půdu v rostlém nezměněném stavu.  Odběr se provádí pomocí Kopeckého válečků o objemu 100 cm3, které je třeba před vlastním odběrem zvážit (Gv)

Rozbor neporušeného půdního vzorku Práce v laboratoři  Odebraný váleček se v laboratoři opatrně odvíčkuje  Na stranu s břitem se přiloží filtrační papír a hodinové sklo, které musí být předem zváženo (Gs)  Váleček s filtračním papírem a hodinovým sklem se zváží (Ga)

Ga

Rozbor neporušeného půdního vzorku Práce v laboratoři  Odebraný váleček se v laboratoři opatrně odvíčkuje  Na stranu s břitem se přiloží filtrační papír a hodinové sklo, které musí být předem zváženo (Gs)  Váleček s filtračním papírem a hodinovým sklem se zváží (Ga)  Váleček se umístí na sytící podložku, břitem a papírem dolů a zakryje se hodinovým sklem. Sytí se vodou po dobu 2-3 dnů (dokud se hodinové sklo nezamlží).

Rozbor neporušeného půdního vzorku Práce v laboratoři  Odebraný váleček se v laboratoři opatrně odvíčkuje  Na stranu s břitem se přiloží filtrační papír a hodinové sklo, které musí být předem zváženo (Gs)  Váleček s filtračním papírem a hodinovým sklem se zváží (Ga)  Váleček se umístí na sytící podložku, břitem a papírem dolů a zakryje se hodinovým sklem. Sytí se vodou po dobu 2-3 dnů (dokud se hodinové sklo nezamlží).  Po nasycení se váleček opět stejným způsobem jako u Ga zváží a hodnota se zaznamená jako Gb.

Rozbor neporušeného půdního vzorku Práce v laboratoři  Váleček se umístí na čtyřnásobný filtrační papír a 30 min. necháme odsávat vodu. Poté váleček zvážíme (Gc)  Pokračujeme stejným způsobem vždy s novým suchým čtyřnásobným filtračním papírem v časových intervalech 2h (Gd) a 24h (Ge)

Rozbor neporušeného půdního vzorku Práce v laboratoři  Váleček se umístí na čtyřnásobný filtrační papír a 30 min. necháme odsávat vodu. Poté váleček zvážíme (Gc)  Pokračujeme stejným způsobem vždy s čtyřnásobným filtračním papírem v časových intervalech 2h (Gd) a 24h (Ge)  Váleček položený na hodinovém skle umístíme do sušárny (105°C) a necháme zcela vysušit. Zvážíme váleček po vysušení (Gf)

Rozbor neporušeného půdního vzorku Naměřené hodnoty - souhrn         

V Gv Gs Ga Gb Gc Gd Ge Gf

objem válečku (100 cm3) hmotnost válečku (prázdného) hmotnost hodinového skla hmotnost plného válečku + sklo + papír při odběru hmotnost plného válečku + sklo + papír po nasycení vodou hmotnost plného válečku + sklo + papír po 30min odsávání hmotnost plného válečku + sklo + papír po 2h odsávání hmotnost plného válečku + sklo + papír po 24h odsávání hmotnost plného válečku + sklo + papír po vysušení Hrubé hmotnosti - Gx

 Gh = Gf – Gv – Gs

čistá hmotnost vysušeného vzorku

Výsledky Č. válečku

Gb

Gc

Gd

283

295,57

294,46

293,96

149

298,80

297,97

297,56

31

310,89

309,53

308,99

Dnes doplníme hodnotu Ga a hodnota Gf bude v pondělí na webu home.czu

Výpočty Charakteristiky půdy  POMOCNÉ CHARAKTERISTIKY  CHARAKTERISTIKY PÓROVITOSTI  VODNÍ (VLHKOSTNÍ) CHARAKTERISTIKY

 VZDUŠNÉ CHARAKTERISTIKY

Výpočty POMOCNÉ CHARAKTERISTIKY  Specifická (měrná) hmotnost; zdánlivá hustota půdních částic

ρz

[kg.m-3 nebo g.cm-3] – porušený vzorek

hmotnost objemové jednotky vysušené pevné fáze půdy pohybuje se v rozmezí 2,2 - 2,9 g.cm-3

 Objemová hmotnost

ρd

[kg.m-3 nebo g.cm-3] – neporušený vzorek

hmotnost objemové jednotky vysušené půdy v neporušeném stavu pohybuje se v rozmezí 1,2 – 1,8 g.cm-3 Gh

d 

V

(čím vyšší je hodnota ρd, tím méně je pórů a půda je utuženější)

Výpočty CHARAKTERISTIKY PÓROVITOSTI Popisují typy pórů a jejich podíl ve vzorku  Celková pórovitost

P [0-1; 0-100%]

→ P = (ρz-ρd)/ρz běžně se pohybuje okolo 50%; lze podle ní hodnotit ulehlost půdy ORNICE kyprá mírně ulehlá ulehlá velmi ulehlá

LP >65% 50-65% 40-50% <40%

STP a TP >65% 55-65% 45-55% <45%

Výpočty CHARAKTERISTIKY PÓROVITOSTI  Kapilární pórovitost

PK

 Semikapilární pórovitost

PS

 Nekapilární pórovitost

PN

 Optimální zastoupení kapilárních pórů (KP) – 2/3 celkové pórovitosti  Nadbytek KP - znesnadňuje infiltraci vody, vede k provlhčení do malé hloubky a vzrůstu povrchového odtoku → eroze  Nedostatek KP - malá zásoba vody pro vegetaci  Nekapilární póry - pronikání vody do hloubky; zásoba vody v půdě je nízká díky rychlému průtoku vody do nepřístupných hloubek

KPOP

Výpočty VODNÍ CHARAKTERISTIKY Popisují různými způsoby obsah vody ve vzorku v různých „časech“ Pro vodu lze situaci zjednodušit tvrzením, že jednotkový objem odpovídá jednotkové hmotnosti → například Ga-Gf=GH2O (hmotnost vody) → GH2O (g) ≈ Vv (cm3)

 Objemová % Θ (vhodné vyjádření pro návrhy závlah, pokud máme n.p.v.) Θ (w) = VV/V = (Gx-Gf)/V * 100% podíl objemu vody ku celkovému objemu vzorku  Hmotnostní % W (nemáme-li n.p.v., jsme schopni hodnotit pouze hmotnosti) W (Θ )= mV/Gh = (Gx-Gf)/Gh * 100% podíl hmotnosti vody ku hmotnosti suchého vzorku  Relativní % WREL (zahrnuje i informace o vzduchu v pórech) W(Θ )REL = Θ/P * 100% jaký podíl pórů je vyplněn vodou

Příklad: • • • • • • • • • •

Hmotnosti • Godběr = 278,00 g – Váleček = 85,00 g – Sklo = 15,00 g – Vzorek = ??? (půda + voda) • Gsuchý = 238,00 g – Váleček = 85,00g – Sklo = 15,00 g – Vzorek = ??? (půda) • Gvody = ??? g

Výpočet vlhkosti: 1. % hmotnostní – 40 g / 138 g = 0,29 2. % objemová – 40 cm-3 / 100 cm-3 = 0,40 3. % relativní – Nutno znát pórovitost

G odběr – G suchý = G vody • 278 g – 238 g = 40 g vody

KPOP

Výpočty VODNÍ CHARAKTERISTIKY  Momentální vlhkost

ΘMOM

WMOM WREL MOM

ΘNS

WNS

Gx=Ga

 Nasáklivost

WREL NS

Gx=Gb maximální množství vody, které je vzorek schopen pojmout všechny póry by tedy měly být vyplněny vodou → ΘNS= P ve skutečnosti bývá nasáklivost o něco menší než pórovitost může ale nastat i opačný případ P < ΘNS vzorek obsahuje bobtnavé jílové minerály, póry se zvlhčením zvětší a pojmou více vody !!! Pokud je nasáklivost větší než pórovitost,dosazuje se do všech vzorců místo P hodnoty nasáklivost ΘNS !!!

KPOP

Výpočty VODNÍ CHARAKTERISTIKY  Momentální vlhkost

ΘMOM

WMOM WREL MOM

ΘNS

WNS

Gx=Ga

 Nasáklivost

WREL NS

Gx=Gb maximální množství vody, které je vzorek schopen pojmout

 Třicetiminutová vlhkost

Θ30

W30

WREL 30

Gx=Gc po 30min je odsáta voda z největších (nekapilárních) pórů

 Maximální kapilární kapacita

ΘMKK

WMKK

WREL MKK

Gx=Gd schopnost půdy zadržet vodu pro potřeby vegetace (ne zcela ustálený stav)

 Retenční vodní kapacita (přibližná) ΘRVK24 WRVK24 WREL RVK24 Gx=Ge voda pouze v kapilárních pórech, stav je ustálen

KPOP

Výpočty CHARAKTERISTIKY PÓROVITOSTI  Celková pórovitost

P

[0-1; 0-100%]

Další pórovitosti lze je vyjadřovat pouze v objemových a relativních %

 Kapilární pórovitost

PK

pouze kapilární póry jsou vyplněny vodou při vlhkosti RVK24

PK = ΘRVK24

a

PREL K= WREL RVK24

 Semikapilární pórovitost

PS

ostatní póry, které nejsou ani kapilární, ani nekapilární

PS = Θ30 - ΘRVK24

a

 Nekapilární pórovitost

PREL S= WREL 30 - WREL RVK24

PN

z nekapilárních pórů je voda odsáta během prvních 30 min.

PN = P – Θ30

a

PREL N = 100 - WREL 30

KPOP

Výpočty VZDUŠNÉ CHARAKTERISTIKY Lze je vyjadřovat pouze v objemových a relativních % Jsou doplňkem vodních charakteristik Objemová %: vzdušná charakteristika = P – příslušná vodní charakteristika Relativní %:

vzdušná charakteristika = 100 – příslušná vodní charakteristika

 Provzdušenost

Vz

VzREL

MKKVz RVzK24

MKKVzREL RVzK24REL

momentální obsah vzduchu v půdě

 Maximální kapilární kapacita vzdušná  Retenční kapacita vzdušná

KPOP

Grafické znázornění Θ% MKKVz

PN P

RVzK24

Vz

ΘRVK24

ΘMOM

VZDUCH

PS ΘNS PK

Θ30

VODA ΘMKK

0 30min 2h

24h

čas

odběr

Grafické znázornění Θ% MKKVz

PN

P

RVzK24

Vz

ΘRVK24

ΘMOM

VZDUCH

PS ΘNS

PK

Θ30

VODA ΘMKK

0 30min 2h

24h

čas

odběr

Do protokolu Princip stanovení: • k čemu slouží rozbor neporušeného půdního vzorku (stručně) Postup rozboru Hmotnosti: Ga až Gf, Gh, Gv, Gs n - navážka pro stanovení specifické hmotnosti pH2O - hmotnost pyknometru s vodou pz - hmotnost pyknometru se zeminou Vyplněný dvojlist se vzorci !!!