Maaperän kosteuspitoisuuden määrittäminen

maaperässä olevan veden määrä on tärkeä osa biologisia ja ekologisia prosesseja, ja sitä käytetään esimerkiksi viljelyssä, eroosion ehkäisemisessä, tulvien torjunnassa ja kuivuuden ennustamisessa.

maa-aineksissa on tyypillisesti äärellinen määrä vettä, mikä voidaan ilmaista maan kosteuspitoisuutena. Kosteutta esiintyy maaperässä maa-ainesten välisissä huokostiloissa, joita kutsutaan aggregaattien väliseksi huokostilaksi, ja itse maa-aineksen huokosten sisäpuolella, jota kutsutaan aggregaattien väliseksi huokostilaksi. Jos huokostila on kokonaan ilman valtaama, maa on täysin kuiva. Jos kaikki huokoset ovat täynnä vettä, maaperä on kylläinen.

maan sisällä olevan veden määrän tai maan kosteuspitoisuuden mittaaminen on olennaista maaperän ominaisuuksien sekä siinä asuvien kasvi-ja pieneliötyyppien ymmärtämisen kannalta.

tässä videossa esitellään maaperän kosteuspitoisuuden perusteet ja esitellään menetelmä kosteuspitoisuuden määrittämiseksi laboratoriossa.

ulkotiloissa vettä lisätään maaperään luontaisesti sateella tai tarkoituksella kasvien kastelulla. Kun maaperän huokoset täyttyvät vedellä ilman kustannuksella, maaperän kosteus lisääntyy. Kun kaikki huokoset ovat täynnä vettä, maaperä on kylläinen. Jos maanpinnan maaperä on kylläistä, ylimääräinen vesi huuhtoutuu huokosten kautta syvemmälle maaperään. Huuhtoutuminen jatkuu, kunnes vettä ei ole tarpeeksi kyllästämään koko huokostilaa. Tässä vaiheessa huokoset sisältävät jonkin verran ilmaa ja ohuita kalvoja kosteutta. Huokosissa olevia vesikalvoja pitää hallussaan maaperän kolloidien pintajännitys, jolloin vesi estää huuhtoutumisen.

huuhtoutumisen loputtua ja ylimääräisen veden valuttua pois maaperästä maa-aineksen kuvaillaan olevan peltokelpoista. Maaperän kentän kapasiteetti on huokosia, jotka ovat osittain täynnä ilmaa, ympäröivät kalvot kosteutta. Peltokapasiteetiltaan maaperä on optimaalinen kasvien kasvulle ja aerobisille maaperän mikro-organismeille, koska käytettävissä on sekä ilmaa että vettä. Sen sijaan kylläinen maaperä, jossa kaikki huokoset ovat täynnä vettä, luo anaerobisen ympäristön, joka voi tappaa kasveja ja tukahduttaa aerobiset maaperän mikrobit.

kostean maan massa koostuu kuivan maan partikkelien massasta sekä maaperässä olevan veden massasta. Maahiukkasten kuiva massa on kiinteä, kun taas kosteassa maassa veden määrä voi vaihdella. Siksi kosteuspitoisuus lasketaan kokonaismassan sijasta kuiva-ainepohjaisesti johdonmukaisuuden varmistamiseksi. Maaperän kosteuspitoisuudella tarkoitetaan maaperässä olevan vesimassan ja kuivan maan välistä suhdetta. Veden massa määräytyy erotuksen perusteella ennen ja jälkeen maaperän kuivauksen.

seuraavassa kokeessa osoitetaan, miten maaperän kosteuspitoisuus mitataan laboratoriossa näitä periaatteita käyttäen.

aloittaa, kerää maaperänäytteet ja siirrä ne laboratorioon. Maaperänäytteitä voidaan kerätä pellolta maa-aineksen Kairan tai lastan avulla. Maasauvan käyttö mahdollistaa maa-aineksesta näytteenoton tiettyihin syvyyksiin. Siirrä ne laboratorioon. Punnitse kaksi alumiinista astiaa ja kirjaa tarkasti kunkin lautasen paino. Aliquot noin 20 g kosteaa maata jokaiseen alumiinivuokaan, sitten punnitaan astia uudelleen. Vähennä paino tyhjän lautasen koko lautasen hankkia kostean maaperän paino.

seuraavaksi maa kuivataan yön yli 105 °C: seen säädetyssä uunissa.seuraavana päivänä maanäytteet otetaan varovasti uunista pihdeillä. Aseta maanäytteet penkille jäähtymään. Kun kuivan maan näytteet ovat viileitä, punnitaan ne uudelleen ja kirjataan kokonaispaino. Vähennä paino alumiini lautasen, ja tallentaa kuivan maan paino.

lasketaan maan kosteuspitoisuus vähentämällä kuivan maan painosta kostean maan paino ja jakamalla se sitten kuivan maan painolla.

vaikka mittaus on yksinkertainen, on tärkeää määrittää maaperän kosteuspitoisuus, jotta voidaan paremmin ymmärtää maaperän ominaisuuksia.

maaperän kosteuspitoisuudella on suuri merkitys ympäristökysymyksissä, varsinkin kun tarkastellaan maaperän valumia, jotka saattavat sisältää lannoitteita ja torjunta-aineita. Tässä esimerkissä maaperän valumia analysoitiin simuloidulla sademäärätutkimuksella, jotta voitiin määrittää yhdisteen säilyminen kosteassa maaperässä.

ureaa sisältävä maa-aines pakattiin maalaatikoihin ja koottiin sadesimulaattorilla. Maa-aineksen valumat kerättiin ja valumaveden ureapitoisuus laskettiin. Urean määrä maaperän valumavesissä oli suurempi maaperässä, jossa oli korkeampi kosteuspitoisuus, mikä osoittaa, että urea imeytyy paremmin kuivempaan maaperään kuin kosteaan.

kemikaalien kohtaloa maaperässä voidaan analysoida myös suoralla huokosvesinäytteellä lysimetrin avulla, kuten tässä esimerkissä osoitetaan. Tässä kokeessa lysimetrit eli pitkät metalliputket asennettiin turvenurmella maahan analysoimaan huokosvettä kasvullisessa maaperässä.

tämän jälkeen asennettiin huokosvesinäyte ja lysimetristä pumpattiin vettä kemikaalien levittämisen jälkeen maaperään. Kerätty vesi analysoitiin, ja käytettyjen kemikaalien pitoisuus korreloi maaperän syvyyteen ja kosteuspitoisuuteen.

tulokset osoittivat, että mononatriummetyyliarsenaatin eli MSMA-nimisen rikkakasvien torjunta-aineen pitoisuus oli korkein 2 cm: n ylimmässä maaperässä.

olet juuri katsonut joven esityksen maaperän kosteuspitoisuudesta. Sinun pitäisi nyt ymmärtää, miten mitata tarkasti maaperän kosteuspitoisuus laboratoriossa. Kiitos katselusta!