7 років тому
Немає коментарів

Фізичні властивості кожного грунту передусім залежать від механічного і мінерального складу його, вмісту в ньому органічних речовин, увібраних, катіонів і структури. В свою чергу фізичні властивості впливають на об’ємну і шитому вагу, зв’язність і опір, набухання, пластичність, прилипання грунту.

Крім того, від фізичних властивостей грунту певною мірою залежать водний, повітряний і тепловий режими його.

Фізичні властивості грунту поділяють на загальні, фізико-механічні, теплові і водні. До загальних відносять питому й об’ємну вагу і пористість грунту.

Питомою вагою твердої фази грунту називають вагу одиниці об’єму абсолютно сухої твердої фази грунту (без пор). Питома вага кожного грунту залежить від мінералогічного складу та вмісту гумусу. Відомо, наприклад, що питома вага окремих найбільш поширених мінералів коливається в таких межах: кварц — 2,65— 2,66; польові шпати — 2,54—2,74; слюди — 2,70—3,10; глини — 2,0—2,65; монтморилоніт — 2—2,20; кальцій — 2,71—2,72; лімоніт — 3,5—4,0; гумус — 1,40—1,80. Залежно від вмісту мінералів і гумусу питома вага верхніх горизонтів грунту коливається від 2,4 до 2,8.

Об’ємна вага — це вага одиниці об’єму абсолютно сухого грунту з непорушеною будовою (з порами). Вона залежить від будови твердих частинок, вмісту гумусу, мінерального складу і структур грунту. Гумусові горизонти завжди мають меншу об’ємну вагу, яка збільшується з глибиною. Питома вага твердої фази грунту та його об’ємна вага дають певне уявлення про вміст органічних речовин і про мінералогічний склад, а також про структурність і пористість даного грунту. Якщо відома об’ємна вага грунту, то можна вирахувати вагу кожного його горизонту, а також вміст у ньому води, поживних речовин або гумусу.

Пористістю грунту називають загальний, або сумарний, об’єм всіх пор і проміжків між механічними елементами і структурними агрегатами грунту.

Отже, якщо відома об’ємна (V) і питома вага (D) твердої фази грунту, можна вирахувати його пористість (Р), яка визначається в процентах від загального об’єму грунту.

Сумарний об’єм твердих частинок в 1 см3 грунту, взятий без порушення природного складу, дорівнюватиме

V/D см3, а сумарний об’єм пор в тому самому 1 см3 грунту становитиме 1—V/D см3. Звідси пористість (Р) в процентах від загального об’єму буде:

F_003

Пористість значною мірою залежить від структурного стану грунту. Чим структурніший грунт, тим більша його пористість — погіршення структури призводить до зменшення пористості. Дуже впливає на величину пористості розпушування: чим пухкіший грунт, тим більша його загальна пористість.

На пористість грунту впливає його механічний склад (чим дрібніші механічні елементи, тим більша його пористість), а також характер ґрунтотворного процесу і обробіток грунту.

Пористість грунту поділяють на капілярну і некапілярну. Перша зумовлюється наявністю в грунті глинистих частинок і ущільненістю їх, а друга — структурністю грунту або наявністю піску.

Капілярна і некапілярна пористість становлять загальну, або сумарну, пористість грунту. Найбільшу некапілярну пористість мають верхні горизонти грунту і меншу—нижчі. Протягом літа залежно від рослинності величина пористості у верхніх горизонтах грунту помітно змінюється. Взагалі ж пористість у верхніх горизонтах коливається в межах від 50 до 70, а в глибших зменшується до 35—65% і менше. Найбільшу загальну пористість мають ґрунти з добре вираженою зернистою структурою (наприклад, чорноземи), а найменша вона в ілювіальних горизонтах сірих опідзолених грунтів, підзолів, солонців і солончаків.

Пористість верхніх горизонтів більшості грунтів становить 55—65%. Наприклад, пористість торфу становить 85,2%, піщаного грунту — 30,4, суглинкового —45,1, а глинистого — 52,7%.

Неоднакову пористість мають генетичні горизонти грунту. Пористість впливає на проникнення в грунт повітря і води, на випарну здатність грунту, мікробіологічні процеси, проникнення коріння в грунт, окислення мінералів тощо.

Фізичні властивості грунту залежать не лише від сумарної-пористості, а й від відношення капілярної до некапілярної. Оптимальним є відношення 1:1.

Питому вагу і пористість різних типів грунту по ґрунтово-кліматичних зонах Української РСР залежно від механічного окладу їх наведено в табл. 25.

T_025

Фізико-механічні властивості грунту. До фізико-механічних властивостей грунту відносять пластичність, липкість, набухання, осідання і зв’язність грунту під час обробітку.

Пластичність — це здатність грунту у вологому стані набувати й зберігати надану йому форму. Зумовлюється вона механічним складом і насамперед вмістом у грунті колоїдних частинок і механічних елементів з діаметром, меншим за 0,002 мм. Пластичність проявляється тільки при певних ступенях зволоження грунту. Глинисті і суглинкові ґрунти при певній зволоженості характеризуються значно більшою пластичністю порівняно з піщаними і супіщаними.

Ступінь пластичності залежить від насиченості грунту іонами натрію та ступеня зволоженості. На величину пластичності впливають мінералогічний склад грунту, вміст обмінних катіонів і гумусу, тобто ті фактори, від яких залежить кількість зв’язаної води в грунті.

Пластичність грунту впливає на його обробіток.

Липкість грунту — це здатність його у зволоженому стані прилипати до поверхні знарядь виробництва. В основі липкості лежать сили взаємного притягання молекул на поверхнях, які стикаються. Вимірюють липкість силою, потрібною для того, щоб відірвати грунт чи глину від поверхні прилипання, і виражають її в грамах на 1 м2. Із збільшенням липкості підвищується опір грунту, збільшується потреба в тяговій силі та витраті пального. Крім того, підвищена липкість значно погіршує якість обробітку грунту і сприяє руйнуванню його структури.

Липкість грунту залежить від вмісту в ньому частинок, менших за 0,001 мм, вмісту гумусу, колоїдів та увібраних основ, а також значною мірою від структурності грунту та кількості в ньому вологи. За даними А. Ф. Вадюніної, липкість структурного грунту спостерігається при відносній вологості 60—70, а розпиленого—40— 54%. Встановлено, що липкість структурних грунтів у два рази менша, ніж безструктурних. Характерно, що грунт чи глина втрачають липкість як при недостатньому вмісту вологи, так і при надмірному зволоженні їх.

Набухання характерне тим, що під впливом зволоження грунт збільшує свій об’єм. На набухання певною мірою впливають грунтові колоїди, особливо органічні, та обмінні катіони. Наприклад, іон натрію сприяє найбільшому, а іон кальцію — найменшому набуханню. Звичайно впливає на набухання грунту також склад глинистих мінералів та вміст гумусу. Відомо, що монтморилонітові глинисті частинки мають рухому кристалічну решітку і вода, проникаючи в них збільшує об’єм мінералу (внутрішньокристалічне набухання). Подібно до монтморилоніту набухають гумусові речовини. Набухання грунту в багатьох випадках є досить небажаним явищем для рослин, оскільки воно спричинює розтріскування поверхні грунту під час посухи влітку та під час великих морозів узимку (якщо немає снігу). Внаслідок цього не тільки збільшується випаровування води з грунту, а й часто оголюються вузли кущення озимих, що супроводиться розривом кореневих систем рослин (випирання).

На структурних грунтах ступінь набухання грунту менший порівняно з безструктурними. Тому випирання озимих на структурних грунтах спостерігається рідше.

Отже, в грунтах, які мають властивість набухати, треба створювати в орному горизонті агрономічно цінні структурні агрегати.

Осідання грунту — це явище, протилежне набуханню. Суть його полягає у зменшенні об’єму грунту після втрати води, внаслідок чого він осідає і на поверхні його з’являються тріщини. Величина осідання грунту залежить, головним чином, від вмісту дрібнодиспергованих частинок, мінер алогічного складу та обмінних катіонів. Структурні ґрунти, насичені кальцієм, менше осідають порівняно з безструктурними, насиченими іонами натрію. В грунті, який осідає, зменшується вміст повітря.

Зв’язність грунту визначається опором грунту зовнішнім силам, які роз’єднують грунтові частинки, і залежить від ступеня зволоженості і механічного складу грунту, вмісту в ньому глинистих частинок, гумусу й обмінних катіонів. Меншу зв’язність порівняно з безструктурними мають структурні й окультурені ґрунти. Чим менша зв’язність грунту, тим менший опір його під час обробітку.

Питомий опір залежить від вологості, механічного окладу і типу грунту, увібраних катіонів та рослинності. Легкі ґрунти, як видно з табл. 26, мають менший опір. Чорноземні ґрунти мають менший опір, ніж солонці. Грунти, ґрунтовий комплекс яких насичений іонами кальцію, мають менший опір порівняно з ґрунтами, ґрунтовий комплекс яких насичений іонами натрію.

T_026

Властивості грунтів, які мають велику зв’язність, треба поліпшувати, вносити гній і створювати структуру. Обробляти їх слід у період фізичної спілості.

Фізична спілість грунту — це такий його стан, при якому він найкраще обробляється, тобто добре кришиться, розпадаючись на структурні агрегати при найменшій затраті тягових зусиль. Вона залежить переважно від зволоження. Фізично спілий грунт добре аерований, має тепловий режим грунту, що забезпечує добрий розвиток рослин.

Біологічна спілість грунту настає тоді, коли в ньому почали активно діяти мікроорганізми. При цій стиглості сіють навіть вибагливі до тепла культури, наприклад, цукрові буряки, кукурудзу, квасолю та інші.

Ґрунтова корка утворюється переважно на слабо-структурних і безструктурних суглинкових і глинистих грунтах з незначним вмістом органічних речовин і кальцію. Корка здебільшого утворюється після дощів на опідзолених чорноземах, солонцюватих, сірих опідзолених грунтах і в районах зрошуваного землеробства. Ґрунтова корка — це зцементований тонкий верхній шар грунту, який з’являється після розмивання водою і швидкого висихання структурних агрегатів. Корка затримує з’явлення сходів, розвиток рослин і посилює втрати ґрунтової вологи.

Щоб запобігти утворенню корки на грунтах, які запливають, треба вносити підвищені дози органічних добрив, вапнувати та гіпсувати їх. Велике значення в боротьбі з утворенням корки має своєчасний обробіток грунту. Поверхню грунту при цьому слід розпушувати при такому зволоженні, коли він не мажеться і не розпилюється.

Ефективна боротьба за створення водостійкої структури грунту дає змогу запобігати утворенню корки.

Плужна підошва — це ущільнений верхній шар підорного горизонту, збагаченого вмитими колоїдами, який утворюється під час оранки грунтів. Плужна підошва утворюється здебільшого на грунтах, ненасичених основами, та на грунтах, насичених натрієм. Сприяє утворенню її і систематична неглибока оранка на однакову глибину.

Ґрунтова підошва значно утруднює аерацію глибоких горизонтів, створює несприятливі умови для мікробіологічних процесів, що дуже знижує родючість грунту. В таких грунтах коріння рослин зустрічає певний опір. Наприклад, цукрові буряки в грунтах з дуже вираженою ґрунтовою підошвою, особливо на сірих опідзолених грунтах, деформуються, що зменшує врожай і погіршує якість сировини. Щоб запобігти утворенню плужної підошви, слід запобігати вимиванню колоїдів у підорний горизонт і створювати водостійку структуру грунту. Одним з основних заходів є глибока оранка грунту на різну глибину.

Фізика грунту — один з основних розділів ґрунтознавства.

Фізичні властивості грунту визначають напрям процесів вивітрювання і грунтотворення, а певною мірою і всі основні властивості і режими грунтів. Дані досліджень фізики грунту є основою меліоративних заходів. Беруть до уваги фізичні властивості грунтів також і під час будівництва сільськогосподарських і промислових будівель і споруд.