Тема 8 Фізичні властивості ґрунтів

До фізичних властивостей ґрунту належать структура, водяні, повітряні, теплові, загальні фізичні і фізико - механічні властивості. Їх величини, динаміка визначаються складом, співвідношенням, взаємодією і динамікою твердої, рідкої, газоподібної і живої фаз ґрунту.

    Фізичні властивості впливають на розвиток ґрунтотворного процесу, родючість ґрунту і розвиток рослин.

 

                       8.1 Загальні фізичні властивості.

        

    Щільність твердої фази ґрунту - відношення маси її твердої фази до маси води у тому ж об’єму при 4 °С. Її величина визначається співвідношенням у ґрунті компонентів органічних і мінеральних частин ґрунту. Для органічних речовин (сухий опад рослин, торф, гумус) щільність твердої фази коливається від 0,2 - 0,5 до 1,0 - 1,4, а для мінеральних сполук - від 2,1 - 2,5 до 4,0 - 5,18 г/см³. Для мінеральних горизонтів більшості ґрунтів щільність твердої фази коливається від 2,4 до 2,65 г/см³, для торф'яних горизонтів - від 1,4 до 1,8 г/см³.

    Щільність ґрунту - маса одиниця об'єму абсолютно сухого ґрунту, узятої у природній будові. Так само як і щільність твердої фази її виражають у г/см³. Щільність ґрунту залежить від мінералогічного і механічного складу, структури ґрунту і вмісту органічної речовини. Великий вплив на щільність справляє обробка ґрунту і вплив сільськогосподарської техніки. Щільність ґрунту впливає на поглинання вологи, газообмін у ґрунті, розвиток кореневих систем рослин, інтенсивність мікробіологічних процесів.

    Пористість (шпаруватість) ґрунту - сумарний обсяг усіх пір між частками твердої фази ґрунту. Виражають у відсотках від загального обсягу ґрунту й обчисляють за показниками щільності ґрунту (dv) і щільності твердої фази(d):

                                          Р_заг = (1 – dv / d) · 100.

Пористість залежить від механічного складу, структурності, діяльності горизонтів, вмісту органічної речовини.

    Пори в ґрунті утворюються між окремими механічним елементами, агрегатами, усередині агрегатів. Розрізняють загальну пористість, капілярну і некапілярну. Пори можуть бути заповнені водою і повітрям. Тому також розрізняють пори, зайняті рихлозв’язаною водою, заповнені міцнозв’язаною водою і зайняті повітрям (пори аерації).

    Некапілярні пори забезпечують водопроникність, повітрообмін; капілярна пористість створює водоутримуючу здатність ґрунту, тобто від її значення залежить запас доступної для рослин вологи.

    Для створення стійкого запасу вологи в ґрунті при одночасному доброму повітрообміні (аерації) необхідно, щоб некапілярна пористість складала 55-65% загальної пористості. Якщо вона менше 50%, то це призводить до погіршення повітрообміну і може викликати розвиток анаеробних процесів у ґрунті.

    Загальна пористість має найвищі показники у верхніх горизонтах (у середньому біля 50-55%) і помітно знижується в нижчих. Вона вище в суглинних і глинистих ґрунтах.

 

                                 8.2 Фізико - механічні властивості

 

Пластичність - здатність ґрунту змінювати свою форму під впливом якої-небудь зовнішньої сили без порушення суцільності і зберігати додану форму після усунення цієї сили. Пластичність обумовлена мулистою фракцією і залежить від вологості ґрунту. Сухий ґрунт пластичності не має, надлишково зволожена також втрачає пластичність. У залежності від вологості ґрунту розрізняють (за Аттербергом) такі константи пластичності:

    - верхня границя пластичності, або границя текучості, - вагова вологість, при якій стандартний конус під дією власної маси (76 г) занурюється в ґрунт на глибину 10см;

    - нижня границя пластичності, або границя розкочування, - вагова вологість, при якій зразок ґрунту можна розкотити у шнур діаметром 3 мм без утворення у ньому розривів;

    - число пластичності - різниця між показниками верхньої і нижньої границь пластичності.

    Найвище число пластичності (більш 17) мають глинисті ґрунти; суглинкові - 7-17; супіскові - менше 7; піски не мають пластичність - число пластичності близько до 0.

    Якісний склад мулистої фракції істотно впливає на пластичність - при низькому співвідношенні SiО: R₂O₃ у мулі пластичність виявляється у більшому ступені. При збільшенні вмісту обмінного натрію пластичність зростає, а при насиченні ґрунту катіонами кальцію і магнію і збільшенні вмісту гумусу - знижується.

    Липкість (прилипання) - властивість вологого ґрунту прилипати до інших тіл. Липкість негативно впливає на технологічні властивості ґрунту. Липкість визначається силою, яка потрібна для відриву металевої пластинки від ґрунту, і виражається в г/см². Виявляється при деякій найменшій вологості, збільшуючись одночасно з нею, а потім починає зменшуватися. Прилипання залежить від механічного складу: воно найбільше у глинистих і найменше – у піщаних ґрунтів, має аналогічну з описаною для пластичності залежність від складу обмінних катіонів і гумусності ґрунту. За липкістю ґрунти підрозділяють: на гранично в’язкі (> 15 г/см²), сильнов’язкі (5-15), середньов’язкі (2-5) і слабов’язкі (< 2 г/см²).

    Набрякання - збільшення обсягу ґрунту при зволоженні. Воно обумовлене сорбцією вологи ґрунтовими частками і гідратацією обмінних катіонів і залежить від вмісту і складу ґрунтових колоїдів і обмінних катіонів. Найбільше набрякають мінерали з гратками, що розширюються - монтморилоніт і вермикуліт, найменше - мінерали групи каолініту. Підвищенню набрякання сприяє насичення ґрунту іоном натрію. Значним набряканням характеризуються органічні колоїди. Тому найбільше набрякання мають глинисті ґрунти з монтморилонітовим складом глинистих мінералів. Високим набряканням відрізняються солонцеві ґрунти. Набрякання - негативна властивість ґрунтів, тому що при значному набряканні може відбуватися руйнування ґрунтових агрегатів. Виражається в об'ємних відсотках від вихідного об’єму ґрунту.

    Усадка - скорочення об’єму ґрунту при висиханні. Це явище - протилежне набряканню, і залежить від тих же чинників. Чим сильніше набрякання ґрунту, тим сильніша її усадка. Виражають у відсотках від об’єму вихідного ґрунту. Сильна усадка призводить до утворення тріщин, розриву коренів рослин, підвищенню втрат вологи за рахунок випару.

    Зв’язність ґрунту - здатність чинити опір зовнішньому зусиллю, що намагається роз'єднати частинки ґрунту. Виражається в кг/см². Визивається силами зчеплення між частинками ґрунту; залежить від механічного і мінералогічного складу; її структурного стану, вологості, гумусованості, особливостей її сільськогосподарського використання.

    Найбільшу зв’язність мають глинисті ґрунти, багаті мінеральним мулом, найменшої - піщані. Максимальна зв’язність спостерігається при вологості ґрунтів, близької до вологості зав’ядання. Зв’язність зростає при насиченні ґрунтів іонами натрію, тому що при цьому ґрунт диспергується. Зв’язність знижується при поліпшенні структури. Зв'язні ґрунти краще протистоять ерозії.

 

                                 Контрольні питання.

1. Дайте поняття щільності, щільності твердої фази, пористості ґрунту.

2. Назвіть фізико - механічні властивості ґрунту, дайте визначення, зазначте залежність від складу ґрунту, його фізико - хімічних властивостей і інших чинників.

                                 Література.

 

1. Дюшофур Ф. Основы почвоведения. - М.: Прогресс, 1970.

2. Почвоведение. Под ред. И.С. Кауричева.- М.: Агропромиздат, 1988.

3. Почвоведение. Под ред. А.С. Фатьянова и С.Н. Тайчинова.- М: Колос, 1972.

4. Роде А.А., Смирнов В.Н. Почвоведение.- М.: Высшая школа, 1972.