1. Cvičení Fyzikální vlastnosti půdy Pedologie v tropech Ing. Petra Hubová hubova@af.czu.cz 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 cm 3, 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 objem válečku (100 cm 3 ) Gv hmotnost válečku (prázdného) Gs hmotnost hodinového skla Ga hmotnost plného válečku + sklo + papír při odběru Gb hmotnost plného válečku + sklo + papír po nasycení vodou Gc hmotnost plného válečku + sklo + papír po 30min odsávání Gd hmotnost plného válečku + sklo + papír po 2h odsávání Ge hmotnost plného válečku + sklo + papír po 24h odsávání Gf 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 ρ z [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 ρ d [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 (čím vyšší je hodnota ρ d, d tím méně je pórů a půda je utuženější) Gh V
Výpočty CHARAKTERISTIKY PÓROVITOSTI Popisují typy pórů a jejich podíl ve vzorku Celková pórovitost P [0-1; 0-100%] P = (ρ z -ρ d )/ρ z běžně se pohybuje okolo 50%; lze podle ní hodnotit ulehlost půdy ORNICE LP STP a TP kyprá >65% >65% mírně ulehlá 50-65% 55-65% ulehlá 40-50% 45-55% velmi ulehlá <40% <45%
Výpočty CHARAKTERISTIKY PÓROVITOSTI Kapilární pórovitost Semikapilární pórovitost Nekapilární pórovitost P K P S P N 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=G H2O (hmotnost vody) G H2O (g) Vv (cm 3 ) Objemová % Θ (vhodné vyjádření pro návrhy závlah, pokud máme n.p.v.) Θ (w) = V V /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 )= m V /Gh = (Gx-Gf)/Gh * 100% podíl hmotnosti vody ku hmotnosti suchého vzorku Relativní % W(Θ ) REL = Θ/P * 100% W REL (zahrnuje i informace o vzduchu v pórech) jaký podíl pórů je vyplněn vodou
Příklad: Hmotnosti G odběr = 278,00 g Váleček = 85,00 g Sklo = 15,00 g Vzorek =??? (půda + voda) G suchý = 238,00 g Váleček = 85,00g Sklo = 15,00 g Vzorek =??? (půda) G vody =??? 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 Θ MOM W MOM W REL MOM Gx=Ga Nasáklivost Θ NS W NS W REL NS Gx=Gb maximální množství vody, které je vzorek schopen pojmout všechny póry by tedy měly být vyplněny vodou Θ NS = P ve skutečnosti bývá nasáklivost o něco menší než pórovitost může ale nastat i opačný případ P < Θ NS 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 Θ NS!!!
KPOP Výpočty VODNÍ CHARAKTERISTIKY Momentální vlhkost Θ MOM W MOM W REL MOM Gx=Ga Nasáklivost Θ NS W NS W REL NS Gx=Gb maximální množství vody, které je vzorek schopen pojmout Třicetiminutová vlhkost Θ 30 W 30 W REL 30 Gx=Gc po 30min je odsáta voda z největších (nekapilárních) pórů Maximální kapilární kapacita Θ MKK W MKK W REL MKK Gx=Gd schopnost půdy zadržet vodu pro potřeby vegetace (ne zcela ustálený stav) Retenční vodní kapacita (přibližná) Θ RVK24 W RVK24 W REL 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 P K pouze kapilární póry jsou vyplněny vodou při vlhkosti RVK24 P K = Θ RVK24 a P REL K = W REL RVK24 Semikapilární pórovitost P S ostatní póry, které nejsou ani kapilární, ani nekapilární P S = Θ 30 - Θ RVK24 a P REL S = W REL 30 - W REL RVK24 Nekapilární pórovitost P N z nekapilárních pórů je voda odsáta během prvních 30 min. P N = P Θ 30 a P REL N = 100 - W REL 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 Vz REL momentální obsah vzduchu v půdě Maximální kapilární kapacita vzdušná MKKVz MKKVz REL Retenční kapacita vzdušná RVzK24 RVzK24 REL
KPOP Grafické znázornění Θ % P N MKKVz RVzK24 Vz VZDUCH P P S P K Θ NS Θ 30 VODA ΘMKK ΘRVK24 ΘMOM 0 30min 2h 24h čas odběr
Grafické znázornění Θ % P N MKKVz RVzK24 Vz VZDUCH P P S P K Θ NS Θ 30 VODA ΘMKK ΘRVK24 ΘMOM 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!!!