РОЗДІЛ 2
КОРОТКИЙ ОГЛЯД СПОСОБІВ ВИЗНАЧЕННЯ ГРУНТОВИХ ВОЛОГОЗАПАСІВ ТА
ВОЛОГОЗАБЕЗПЕЧЕНОСТІ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР
Ґрунтова волога є одним із основних факторів, які визначають ріст, розвиток і
врожай сільськогосподарських культур. Без рідкої фази неможливі біологічні
процеси в грунті, а також життя рослин взагалі [23, 37, 100].
Необхідність забезпечення сільського господарства даними про вологозапаси в
достатньому об’ємі обумовила появу низки нових та удосконалених методів
вимірювання вологості грунту, які можна поділити на три групи [18, 28]:
контактні (прямі і непрямі), безконтактні і розрахункові. Про важливість і
необхідність визначення вологозапасів може свідчити той факт, що, починаючи з
кінця XIX сторіччя, багато науковців присвятило свою творчу діяльність цій
проблемі, але єдиного, універсального методу, який би відповідав вимогам
користувачів цієї інформації до цих пір немає. Розглянемо два принципово різні
підходи визначення вологозапасів, це – інструментальні методи і розрахункові
напрацювання, що найбільш широко застосовуються у агрономічній,
агрометеорологічній і гідрологічній практиці.
2.1. Інструментальні методи вимірювання вологозапасів
До нашого часу тільки в колишньому СРСР було розроблено більше 20-ти способів
(методів) визначення вологості ґрунтів [63]. Всі способи вимірювання вологості
ґрунту можна поділити на точкові та способи вимірювання по площі [41].
2.1.1. Вимірювання в точці
Всі вимірювання в точці відносяться до групи контактних способів, при цьому
вимірювання за пробами відносять до прямих, а спостереження в натурних умовах
і при улаштуванні датчиків – до посередніх. Прямі методи визначення вологості
грунтуються на безпосередньому виділенні вологи із зразків грунту. Сюди
відносяться: термовагові, термоконденсаційні, хімічні, гідростатичного
зважування, механічного вижимання, електричні, ядерного магнітного резонансу і
органоліптичні.
Термовагові в свою чергу поділяють на термостатно-ваговий,
термостатно-вакуумний, ИК-ваговий, високочастотно-ваговий, сушка струменем
гарячого повітря, спиртовий, парафіновий. Суть цих методів полягає у
висушуванні зразку ґрунту до постійної ваги: в термостаті, під вакуумом,
інфрачервоним випромінюванням, шляхом створення поля електричного струму
високої частоти; гарячим повітрям, обезводнення спиртом, внесення зразка в
посуд з розплавленим парафіном.
Вказані методи пов’язані зі взяттям зразків грунту за допомогою бурів різних
конструкцій. Найбільш точним методом є термостатно-ваговий і сушка зразків
токами високої частоти [28]. Джерелом токів високої частоти є конденсатор
контуру коливань високочастотного генератора. В процесі сушки температура
зразка не може бути вище 100 °С, а після випаровування вологи, внаслідок
зменшення електричної провідності, температура понижується до 60 – 70 °С.
Суть термоконденсаційного способу полягає у термічному висушуванні зразка і
вимірюванні об’єму вологи, що утворилась в результаті конденсації [148].
При хімічних способах (карбідний, гідридний, спиртовий) передбачають взаємодію
зразка з карбідом чи гідридом кальцію і кількісне врахування ацетилену чи
водню що виділився; введення зразка в спирт відомої концентрації і визначення
ступеню його розбавлення.
Спосіб гідростатичного зважування передбачає гідростатичне зважування зразка,
наприклад, в чашці з поплавком [18]. Механічне вижимання із зразка вологи в
середовище, що сорбує, наприклад фільтрувальний папір просочений речовиною, що
змінює інтенсивність забарвлення пропорційно вологості [18].
Електричні способи ґрунтуються на визначенні вологості за будь-яким електричним
параметром [30, 31].
Органоліптичний спосіб заснований на визначенні вологості зразка за його
властивостями формуватися в клубок, шарик, шнур і т. п.
Основним недоліком всіх перелічених прямих методів визначення вологості є
трудомісткість, недостатня точність, тривалість і неоперативність взяття
зразків ґрунту.
Одним із посередніх вимірювань в натурних умовах є нейтронний спосіб. Принцип
дії його ґрунтується на випромінюванні швидкими нейтронами і реєстрація
щільності уповільнених нейтронів – знаходження вологості за граду йованою
залежністю швидкості обліку уповільнених нейтронів від вологості, або
безпосередньо по стрілковій чи цифровій шкалі вологоміра. Серійно
випускається промисловістю нейтронний вологомір ВПГР – 1. Він дозволяє
виконувати вимірювання за різними схемами, але він досить важкий, дорогий і
потребує хоча і короткострокової, але спеціальної підготовки операторів [41].
В деяких випадках результати вимірювання можуть спотворюватися під дією бору,
хлору, літію і деяких інших елементів. Дещо пізніше в результаті спільних
розробок ВНДІГіМ і Укрдіпроводгоспу створено полегшений польовий нейтронний
вологомір, призначений для використання в зрошуваному землеробстві. Він
відрізняється від ВПГР – 1 меншою активністю випромінювача, меншими
габаритами, меншою глибиною вимірювання і значно меншою масою (5 кг). В цьому
вологомірі дискретний лічильник імпульсів замінено аналоговим інтенсиметром,
що дозволяє лічити по стрілковій шкалі значення об’ємної вологості.
Посередні методи ґрунтуються на взаємозв’язку різних параметрів грунту з його
вологістю. До них відносять електричні, тензиометричні, радіометричні,
термодифузійні та ін. Серед електричних методів найбільш широкого розвитку
отримали кондуктометричні і діелькометричні [13]. Кондуктометр ґрунтується на
вимірюванні електричної провідності ґрунту на частотах до 100 мГц в
залежності від її вологості. На ць
- Київ+380960830922