ОГХ традиционно используют, в основном, для определения: распределения пор по размерам;

в математических моделях переноса влаги в почве; почвенно-гидрологических констант и некоторых физико-механических свойств. Основная гидрофизическая характеристика (ОГХ) – изотермическая равновесная зависимость капиллярно-сорбционного (матричного) давления почвенной влаги от влажности почвы.

Влажность почвы может быть выражена как в весовых, так и в объемных процентах (долях).

Водоудерживающая способность (водоудерживание) – это способность почвы удерживать влагу в основном капиллярно-сорбционными силами; характеризуется влажностью почвы при

определенном давлении или положением кривой ОГХ в осях «влажность (абсцисса) – pF (ордината)»: чем «правее» расположена кривая ОГХ, тем больше водоудерживание. Наиболее часто употребляемые единицы для выражения капиллярно-сорбционного давления влаги в почве – см (м) водного столба, а также величина рF, аналогичная используемой в химии величине рН (логарифм концентрации ионов водорода). рF – десятичный логарифм абсолютной

величины капиллярно-сорбционного давления, выраженного в см водн.ст. Так как давление влаги в почве измеряется по модулю от единиц см водн. столба до 107-109 см водного столба, то удобнее иметь дело с pF, изменяющейся от 0 до 7-9 единиц. В этом случае при изображении ОГХ по оси ординат откладывают давления влаги в единицах pF, а по оси абсцисс – влажность.

Хроматографический метод определения основной гидрофизической характеристики Традиционно используемый в почвоведении сорбционно-статический способ определения ОГХ (см. выше) ограничен в применении из-за своей длительности. Для анализа, как правило, требу-

ется несколько недель, а вероятные за такой срок нарушения термостати- рования насыщаемого образца могут существенно исказить результат. Альтернативу составляет динамический метод определения ОГХ с помощью газовой хроматографии. Он отличается быстротой, точностью,

репрезентативностью и дает хорошую сходимость с традиционным сорбционно-статическим методом. Принципиальное отличие метода от адсорбционно-статического заключается в том, что взаимодействие почвы с парами воды осуществляется не в статичной атмосфере, а в потоке

инертного газа-носителя (He, N2, Ar, воздух и др.), увлажненного водяным паром до определенной концентрации. Это дает возможность значительно сократить время анализа, повысить точность измерений и использовать небольшие количества почвы (до 1-2 г). Последнее актуально при исследовании ОГХ и удельной поверхности отдельных гранулометрических фракций почвы, получение которых – весьма трудоемкий и длительный процесс.

Внедрение газохроматографического анализа позволило впервые оценить на количественном уровне ОГХ и агрегатную структуру грубо дисперсных почв, где традиционный адсорбционно-статический метод был малопригоден из-за недостаточной точности. В частности, для мно-

гих песков величина максимальной гигроскопии не превышает 0,6%, а при низких давлениях пара в воздухе равновесная влажность почвы еще меньше – 0,03 – 0,1%. Достоверно оценить различия во влажности при таких низких значениях весовым методом на малых образцах практически невозможно. При газохрома-тографическом анализе точность расчета и репрезентативность выше, поскольку определение ведется по непрерывной кривой ОГХ, форма которой характеризует дисперсность и микроструктуру исследуемой почвы.

Метод определения основной гидрофизической функции в области высоких давлений, рF до 3 (область пленочно-капиллярной и капиллярной влаги)

Метод капилляриметров

В этой группе методов равновесие устанавливается между двумя жидкими фазами, отличающимися друг от друга тем, что одна из них представлена почвенной водой, а другая – водой в контрольном сосуде, где фиксируется внешнее давление. Равновесие достигается тем, что внешнее давление (Рр) воды в контрольном сосуде понижают до энергетического состояния почвенной влаги. Таким образом, их давления влаги сравниваются, т.е. капиллярно-сорбционное (матричное) давление почвенной влаги становится равным внешнему давлению воды в контрольном сосуде, Р = Рр. Зная давление влаги, регистрируемое по вакуумметру,

в почвенном образце определяют равновесную влажность. Затем снова понижают давление влаги в контрольном сосуде. Дожидаются установления равновесия, регистрируемого по прекращению потока влаги, и вновь определяют влажность. Таким образом получают пары равновесных значений «давление влаги – влажность», т.е. ОГХ. Расчеты удобнее всего производить в см водн. ст.

Метод тензиостатов

Теория метода.

Метод тензиостатов, также как и метод капилляриметров, основан на установлении равновесия влаги в почве с влагой, давление которой поддерживается на заданном, контролируемом уровне. Практическая же реализация несколько отличается от метода капилляриметров: создается ряд боксов (тензиостатов), в каждом из которых поддерживается постоянное

давление влаги. При использовании этого метода возникает проблема создания нескольких различных по диаметру пор мембран.