Wilgotność gleby.

Woda w glebie stanowi jeden z najważniejszych czynników rozwoju roślin. Dostaje się ona do gleby dzięki opadom atmosferycznym.

Ilość wchłanianej wody zależy od czynników klimatycznych ale przede wszystkim od właściwości gleby, rzeźby terenu i pokrycia roślinnego) takich jak:

W glebie znajdują się maleńkie pory włoskowate i większe nie włoskowate przestrzenne.

O wilgoci kapilarnej mówimy gdy tylko pory kapilarne wypełnione są wodą a pory większe powietrzem. Taki stan jest najbardziej korzystny dla rośliny przy ok. 60 % wilgoci gleby.

[mm opadu]

g - ciężar 1 dm³ suchej gleby

f - wilgoć gleby w %

h - grubość badanej warstwy gleby

Zwilżanie gleby jest niejednakowe na różnych horyzontach, np. silny i ulewny deszcz nie zdąży nasycić glebę w całym jej profilu tylko warstwę wierzchnią. Deszcz trwający dłużej może nasycić ją bardziej.

Różnorodność tych czynników sprawia, że klimat jest różny na różnych głębokościach, dlatego przy badaniu klimatu glebowego należy uwzględnić warunki klimatyczne oraz samą glebę.

Postacie wody.

W powietrzu glebowym, które wypełnia wszystkie pory nie zajęte przez wodę, znajduje się para wodna. Powstaje ona na skutek parowania wody glebowej, a unosząc się do góry z warstw cieplejszych ku zimniejszym, zbliża się do punktu rosy i jeżeli go osiągnie to ulega kondensacji. Para wodna wpływa na rozmieszczenie wilgoci w glebie.

Woda glebowa powstała w wyniku kondensacji pary wodnej, stanowi poważne źródło zaopatrzenia gleby w wodę.

Cząstki gleby adsorbują na swej powierzchni parę wodną, która osiada na nich w postaci molekuł wodnych, otaczających poszczególne cząstki cienką powłoką. Powłoka ta na skutek siły przylegania łączy się bardzo silnie - jest to powłoka higroskopijna lub higroskopowa. Woda ta osiąga maksimum w momencie nasycenia gleby parą wodną. Jeśli powietrze nie jest nasycone para wodną to woda higroskopowa częściowo paruje.

Gdy wilgoć gleby jest wyższa od maksymalnej higroskopowości, tzn. gdy gleba jest nasycona wodą higroskopową, tworzy się woda błonkowata, otaczająca wodę higroskopową cienką błoną. Jeśli warstwa wody błonkowej osiągnie odpowiednią grubość, to dąży ona ku dołowi pod wpływem siły ciężkości i jest to woda grawitacyjna, która zasila wodę gruntową.

Najważniejsza dla roślin jest woda kapilarna (włoskowata). Wypełnia ona wąziutkie szczeliny między cząstkami gleby i utrzymuje się tam siłą napięcia kapilarnego, które przewyższa siłę ciężkości. Woda kapilarna ma zatem zdolność podsiąkania ku górze i w bok na zasadzie praw kapilarnych. Ruchy wody kapilarnej skierowany jest ku górze przede wszystkim w czasie posuchy atmosferycznej, a więc w okresie przewagi parowania nad opadem.

Gleba oddaje pobrana wodę roślinie za pośrednictwem korzeni ale kiedy po pewnym czasie zabraknie wody to roślina więdnie. Ilość wody w glebie powyżej pewnej granicy (współczynnika więdnięcia) to woda produktywna, poniżej tej granicy to woda martwa.

Jeżeli znamy ilość opadu atmosferycznego oraz straty na parowanie gleby i transpirację to możemy obliczyć bilans wodny gleby w dowolnym miejscu. Zakładając, że nie ma spływu z powierzchni gruntu obliczamy:

Z_p + P + Z_k = E_g + E_t

Z_p i Z_k - zapas początkowy i końcowy badanego okresu

P - opad atmosferyczny

E­_g - straty na parowanie gruntu

E_t - straty na transpirację

Woda glebowa prawie nigdy nie znajduje się w spoczynku, wykazuje ona ciągły ruch. Wpływają na to zmiany ciśnienia atmosferycznego, temperatury gleby i ilość opadów. Powodują, że gleba ciągle paruje i się skrapla, przenika w głąb jako woda grawitacyjna i podsiąka w górę ku powierzchni jako woda kapilarna.

HIGROGRAF

Jest przyrządem rejestrującym przebieg wilgotności względnej. Jest przeznaczony do ciągłej rejestracji wilgotności względnej powietrza w funkcji czasu.

Czujnik w postaci kilku pasemek włosów lub błony higrokurczliwej umieszczony jest na zewnątrz obudowy przyrządu i utrzymywany w naprężeniu przeciwwagą. Kurczenie się lub wydłużanie pęczka włosów lub błony przenoszone jest przez układ dźwigni na wskazówkę, która jest zakończona pisakiem, i powoduje jej ruch wzdłuż odpowiedniej skali na higrogramie, czyli papierowym pasku, owiniętym wokół bębna napędzanego mechanizmem zegarowym z zapisanym przebiegiem wilgotności względnej.

W takt zmian wilgotności wskazówka unosi się (przy wzroście wilgotności) lub obniża (przy spadku) i piórko rysuje na higrogramie przebieg wilgotności. Dokładność wskazań higrografu jest podobna do dokładności pomiaru wilgotności względnej za pomocą higrometru włosowego.

Podobnie jak higrometr włosowy higrograf wymaga systematycznego tarowania ("świeżenia"), polegającego na umieszczeniu przyrządu na 24 godziny w atmosferze, której wilgotność względna wynosi 100% i następnie ustawienia wskazówki przyrządu tak, aby przyrząd wskazywał 100% wilgotności.

Czasami możemy spotkać się z przyrządem, w którym w jednej obudowie zainstalowane są czujniki temperatury i wilgotności powietrza. Przyrząd taki to termohigrograf. Jest wysoki, na jego bęben nakłada się odpowiednio szerszy skalowany pasek papieru (termohigrogram).

Przyrządy te na statkach niezmiernie rzadko wykorzystywane są do pomiarów meteorologicznych, zazwyczaj służą do rejestracji temperatury i wilgotności w ładowniach (komorach), zwłaszcza w sytuacji, gdy przewozi się ładunek, którego przewóz musi odbywać się w określonych warunkach temperatury i wilgotności powietrza. Spełnienie warunków przewozu dokumentuje wtedy higrogram lub termohigrogram, stając się ważnym świadectwem, potwierdzającym dołożenie odpowiedniej staranności w przewozie i pozwalającym oddalić ewentualne roszczenia.
Ponieważ higrografy i termohigrografy niekiedy instaluje się w ładowniach lub komorach chłodzonych, przed ich zainstalowaniem należy bezwzględnie sprawdzić, czy nie dojdzie w niskiej temperaturze do zestalenia smaru, którym nasmarowany jest mechanizm zegarowy (higrografy sprężynowe) lub czy zastosowane baterie (przyrząd, w którym mechanizm zegarowy jest elektryczny) będą dawały w tej temperaturze wystarczający do napędu silnika krokowego prąd.

Kontrola zewnętrzna:

Kontrola wskazań higrografu (kontrole te przeprowadza się w higrostacie)

Opracowanie wyników.

Należy przeprowadzić ocenę jakości higrografu przyjmując następujące wartości graniczne:

Opracowanie wyników pomiarów.

Pomiary wilgotności powietrza wykonywane są w terminach obserwacji standardowych. Po odczytaniu z tablic psychrometrycznych wielkości charakteryzujących wilgotność powietrza można obliczyć wartości średnie.

Średnia dobowa wartość prężności pary, niedosytu wilgotności i wilgotności względnej jest obliczana jako średnia arytmetyczna z wartości terminowych. Podobnie oblicza się wartości średnie dla dłuższych okresów czasu (dekada, miesiąc).

W przypadku pomiarów tylko wilgotności względnej powietrza można znając temperaturę powietrza wyznaczyć, wg tabeli prężności maksymalnej aktualną prężność pary wodnej e, niedosyt wilgotności d i temperaturę punktu rosy t_d.

Dla ciepłej połowy roku można wyznaczyć średni miesięczny niedosyt wilgotności na podstawie temperatury powietrza oraz aktualnej prężności pary wodnej lub wilgotności względnej według zależności podanej przez Stefanickiego na podstawie wzoru Demiańczuka na parowanie:

e_max - maksymalna prężność pary wodnej w hPa, przy danej średniej miesięcznej temperaturze powietrza w ºC

e - średnia miesięczna zmierzona prężność pary w hPa,

f - średnia miesięczna wilgotność względna powietrza w % ,

n - współczynnik empiryczny zależny od miesiąca,

miesiąc IV V VI VII VIII IX X

n 1,292 1,178 1,168 1,168 1,215 1,275 1,258

Dla miesięcy zimowych, ze względu na niewielkie wartości liczbowe, średni niedosyt wilgotności można wyznaczyć z niewielkim błędem na podstawie t i e , bezpośrednio z tablic psychrometrycznych.