РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Макро- та мікроморфологічні підходи
Під час зволоження найменші структурні окремості є першими з тих, які зменшують поверхневий натяг і просідають і поступово, в залежності від розміру, включаються у структуру самої кірки [141].
Бофін [150] запропонував простий метод, щоб спостерігати цей процес у польових умовах. Він грунтується на індексі Dmin який визначається як діаметр найменших часток, які можна легко вирізнити і які залишаються необ'єднаними у кірку. Dmin поступово зростає з кумулятивною кінетичною енергією дощу і є незалежним від початкового розміру поширених агрегатів.
Коефіцієнт нахилу лінійної регресії між Dmin та кумулятивною кінетичною енергією можна вважати вагомим показником схильності ґрунтів до кіркоутворення. Цей метод виглядає прийнятним по відношенню до вапняків, але не може бути використаний по відношенню до піщаних ґрунтів, структура яких має тенденцію до дуже швидкого руйнування під час дощу [150].
У той час, коли більшість робіт мала на меті показати точну характеристику типів ґрунтової кірки та процеси, що її формують, тільки декілька авторів [165, 169] приймали до уваги часову послідовність (плин часу), щоб спостерігати різноманітні стадії ґрунтової кірки.
2.2. Непрямі вимірювання
На додаток до морфологічних змін, кіркоутворення пов'язується з різким зниженням насичення гідравлічної провідності ґрунтової поверхні, що можна використовувати як запливочний індекс [52, 189].
Величину, при якій інфільтрація знижується при постійній дощовій інтенсивності, також було запропоновано розглядати як запливочний індекс [194, 186]. Цей індекс досягає максимуму для суміші, що складається з 90% піску та 10% мулу.
Як ще один індекс запливання, Лал [162] запропонував відношення між насиченою гідравлічною провідністю незаплилих ґрунтових проб, та проб, що підлягали змочуванню штучним змодельованим дощем з наданою енергією (наприклад 750 Дж/м2).
Цей індекс лежить у межах від 1.03 для тропічних глинистих вапняків до 10.56 для замулених вапняків помірних зон. Як для Dmin, індекс запливки може протидіяти кумулятивній енергії дощу.
Похил регресії індексу запливання як функція енергії дощового потоку також був запропонований як метод вимірювання схильності до запливання [162]. Подібний показник можна використовувати для ґрунтів під час дослідження у лабораторії, використовуючи дисковий вимірювач проникнення вологи та мікро-вимірювачі сили, щоб виміряти відношення між гідравлічною провідністю підлежачого шару ґрунту та ґрунтової кірки [194].
Оскільки щільність поверхні зростає під час розвитку кірки, кірковий індекс може бути визначений як зміна у силі зчіплення шарів ґрунту під час змодельованої дощової зливи протяжністю 1-єї години інтенсивністю 60 мм/год, використовуючи стандартний падаючий конусоподібний вимірювач проникності [144].
Зростання щільності ґрунтової поверхні можна також спостерігати як результат розвитку кірки, використовуючи індекс щільності ґрунту, визначений Люком та Чаі [135] як 1/Р220 , де Р - величина проникнення (в мм) за стандартним падаючим конусоподібним вимірювачем проникності при вмісті вологи 20%.
Яким би не був індекс, необхідно зазначити, що завдяки дуже маленькій товщині ґрунтової кірки вимірювання щільності може заторкнути деякі підлежачі шари ґрунту під кіркою, тому вимірювання не можна розглядати як точну величину щільності ґрунтової кірки. Чізхолм [157] розробив метод прямого вимірювання сили запливання ґрунту, що включає закопування зондів (шпунтів) у ґрунт до його запливання.
2.3. Оцінка кіркоутворення
Головна перешкода у оцінці кіркоутворення полягає у різноманітності форм прояву кірки [191, 186]. Кіркоутворення можна спостерігати прямо - через морфологічні зміни, або непрямо - через зниження інфільтраційної потужності, або через підвищення щільності поверхні ґрунту (табл. 2.1).
Таблиця 2.1
Показники оцінки процесу кіркоутворення [173]
НазваВизначенняДжерелоА. Морфологічні
1.Польове спостереження
Dlim
Dlim - діаметр (мм) найменшої структурної окремості, не об'єднаної у структуровану кірку
[179, 156] В. Падіння інфільтрації
1.Індекс запливання (S.I.1)
S.I.1 = ?I/ ?T
?I (мм h-1): різниця між постійною та початковою величиною просочування під час штучного моделювання дощу
?T (h): відповідний інтервал часу [180, 182, 168]
[159]
2.Індекс запливання (S.I.2) (S.I.2) = провідність грунтів, що не запливають/провідність запливших ґрунтів [182, 168]3. Індекс запливання (S.I.3) (S.I.3) = провідність підстелюючого шару/провідність т.зв. "печаті" [179, 156]4. Здатність до запливання (S.S.) S.S. Похил індексу запливки як функція кумулятивної енергії дощових крапель [159] С. Підвищення щільності поверхні ґрунту
1 . Показник щільності
(1/Р220) Р20 - проникність (мм) за стандартним падаючим конусоподібним вимірюванням проникності при вмісті вологи 20%
[159] 2. Індекс кіркоутворення (??) ?? = ?f - ?i Зміни сили зчіплення шарів ґрунту (падаючий конусообразний вимірювач проникності) [179, 165]
2.4. Методика власних досліджень
Дослідження проводилися протягом 2000, 2001, 2002 рр. на шести основних типах ґрунтів, що задіяні у землеробстві на території регіону. Це такі ґрунти як: дерново - підзолисті, дерново - карбонатні, дернові глибоко оглеєні, чорнозем глибокий малогумусний, чорнозем опідзолений, сірий лісовий на лесовидному суглинку (Додаток А). Всі без винятку ґрунти регіону тією чи іншою мірою запливають та утворюють кірку на своїй поверхні. Відбір зразків проводився в умовах вирівняного рельєфу.
Досліди і спостереження проводилися як у польових, так і в лабораторних умовах. Дослідні площі були обрані у Радивилівському, с. Михайлівка, землі КСП "Дружба" (дерново-карбонатний), Дубенському, с. Тараканів, землі КСП "Незалежність" (чорнозем глибокий малогумусний), Корецькому, с. Корчик, землі КСП "ім. Б. Хмельницького" (дернов