Фізичні властивості твердої фази грунтів
Фізичні властивості твердої фази грунтів
В основі всіх цих властивостей грунту лежить її гранулометричний склад. Гранулометричний склад грунт в основному успадковує від почвообразующей породи. Але існують дані, що деякі грунтові процеси можуть призвести до зміни гранулометричного складу грунтових горизонтів. До них відносять процеси лессіважа, оподзоливания, оглеения, метаморфоза.
У суглинних і глинистих ґрунтах іноді структура також може бути відсутнім. Агрономічне значення структури дуже велике. Вона визначає фізичні властивості ґрунтів, умови обробки і сильно впливає на ріст і розвиток рослин. Структура оцінюється за її розміром, пористості, механічної міцності, водопрочности. Структуру характеризують два основні показники - зв`язність і водопрочность. Під связностью структури розуміється її стійкість до механічних впливів. Водопрочность - здатність не руйнуватися при зволоженні. Тільки зв`язкова і водопрочности структура здатна зберігати сприятливу складання при багаторазових обробках і зволоженні. В іншому випадку структура швидко руйнується при обробці або зволоженні опадами, і грунт стає безструктурної.
Вкрай важливо, щоб водопрочной агрегати були пористі, мали пухку упаковку, легко сприймали воду, допускали легке проникнення коренів і мікроорганізмів. Зазвичай така структура у легких суглинків і зв`язкових супесей. У важких породах упаковка агрегатів занадто міцна, пори тонкі, тобто така структура не має цінності в агрономічному плані.
Бесстуктурная ґрунт повільно поглинає воду, втрати води великі внаслідок стоку. Хмарно капілярна зв`язок викликає великі втрати від випаровування. При недостатньому зволоженні відчувається нестача вологи.
Більш щільне складання і підвищена зв`язність важких безструктурні грунтів підвищує питомий опір і погіршує розвиток коренів рослин. У вологих зонах особливо важливо мати більші макроагрегати для кращої водопроникності і водоотдачи. У посушливих умовах важливо послабити випаровуваність, тому тут сприятливіші дрібні агрегати.
Головне, що в будь-яких умовах структурна грунт завжди має більш сприятливі умови для життя рослин, ніж бесструктурная.
В освіті структури беруть участь 2 процесу: механічне розділення на агрегати і освіту водопрочних отдельностей. Механічне поділ йде при зміні тиску внаслідок різких коливань сухих і вологих умов, замерзанні і відтаванні, діяльності ґрунтових тварин, рихлящімі впливі ґрунтообробних знарядь.
Водопрочность агрегати набувають під впливом коагуляції і цементації завдяки грунтовим колоїдам, органічним і мінеральним. Добрими коагуляторами частіше бувають 2-3-валетние катіони: Ca, Mg, Al, Fe. При переважанні натрію та інших одновалентних катіонів міцної структури не утворюється. Хороші структурообразователи - глинисті мінерали і гідроксиду Al, Fe- гумінові кислоти. При тимчасовому надлишковому зволоженні часто проявляється оструктурівающая роль заліза. Водорозчинні закісние форми при підсиханні переходять в нерозчинні окисні, цементуючи грунтові агрегати.
Широко відома діяльність люмбріцід, оструктурівающіх грунт капролітамі.
Найбільш міцною структурою мають в цілинному стані чорноземи, трохи меншою - бурі, сірі, каштанові. Мінімальну водопрочность мають структури грунтів тундри і пустель.
Структура грунтів динамічна. Руйнування відбувається під впливом обробки, пересування по грунті, ударів крапель дощу, при заміні двовалентних катіонів в ППК на одновалентні (гіпсування, вапнування). Поліпшення структурного стану грунтів здійснюється агротехнічними методами: посів багаторічних трав і культур з потужною кореневою системою (пшениця, кукурудза, соняшник), обробка грунтів в стиглому стані, проведення хімічної меліорації, внесення органічних і мінеральних добрив.До загальних фізичних властивостей відносяться питома поверхня, питома маса (щільність твердої фази), об`ємна маса (щільність) у вологому і в сухому стані і пористість (шпаруватість), а деякими дослідниками - і гранулометричний склад.
Відео: «Грунт» (Школфільм, 1989 г.)
Обробка грунту зменшує щільність, прохід техніки - збільшує. Щільність грунту сильно впливає на поглинання вологи, газообмін в грунті, розвиток коренів, мікробіологічні процеси. У всіх грунтах, крім червоноземів, щільність агрегатів явно збільшується зі зменшенням їх розмірів. Перевищення щільності агрегатів над щільністю ґрунту в цілому пов`язано з пористістю упаковки агрегатів, яка може досягати значної величини.
Вологість грунту впливає на щільність не тільки грунту з природною вологістю, а й на величину щільності в перерахунку на абсолютно суху масу. Для грунтів, що набухають при зволоженні, в основному суглинистого і глинистого гранулометричного складу, щільність грунтів в перерахунку на абсолютно суху масу зменшується зі збільшенням вологості. Це явище (зменшення щільності грунтів з вологістю) має важливе екологічне і методичне значення.
Так, методика визначення щільності грунтів зводиться до визначення маси грунту в відомому обсязі (бурі). У вологому грунті бур витягує порівняно однорідно набряклу масу, і щільність грунтів характеризує саме середню величину маси грунту в даному шарі. У суху пору, коли грунт висушені, грунт зазвичай вилучають із блоків між тріщинами, тому щільність грунтів характеризує щільність цих блоків і не враховує обсяг тріщин. Відомо, що щільність грунту понад 1,4 є граничною для нормального розвитку більшості рослин. Це пов`язано з тим, що коріння рослин з працею проникають в таку щільну грунт. Екологічно сприятливі для рослин амплітуди щільності грунтів різного гранулометричного складу: для глинистих і суглинних грунтів - 1,0-1,30, легкосуглинистих - 1,10-1,40, супіщаних - 1,20-1,45, піщаних - 1,25 -1,60. Як випливає з аналізу гранулометричного складу грунтів, піски початково мають високу щільністю. Саме тому піски як субстрат для поселення придатні далеко не для всіх рослин. Їх освоюють в основному псаммофіти - рослини, що витримують засипання, видування, які вміють освоювати піщану товщу, незважаючи на її високу щільність, отже, невелику пористість (хоча в середньому пори в піску крупніше пір в суглинках і глинах).
Щільність самої твердої фази грунту залежить від мінерального складу і вмісту гумусу. Вона визначається зазвичай пікнометричним, при заповненні водою всіх пір грунту. Грунти утворюються з пухких осадових порід, які пройшли цикл вивітрювання, а ці породи містять в основному такі мінерали легкої фракції, як кварц, польові шпати, слюди з відносно невеликою щільністю. З цих даних видно, що щільність твердої фази грунтів практично не може перевищувати 3 г / см3. У реальних ґрунтах щільність коливається в межах 2,50-2,90 (в середньому 2,65), в органогенних горизонтах - від 1,4 до 1,8 г / см3. Для органічних речовин щільність твердої фази змінюється від 0,2 до 1,4.
Відео: Причіпна борона СТЕП М
Варто окремо зупинитися на зміну порозности грунтів при набуханні і усадки. Цей процес розвинений в суглинних і глинистих ґрунтах і залежить крім змісту мулу, а також від агрегированности грунту. Якщо грунт добре агрегована, то набухання зменшує пористість межагрегатной і майже не змінює загальний обсяг грунту. У разі, якщо грунт не агрегована, то зазначається
Гранулометричний склад і ступінь агрегированности визначають загальну пористість грунтів, отже, щільність складання, питому поверхню, площа взаємодії коренів рослин і ґрунту, інші властивості ґрунтів.
Порозность грунтів і розміри окремих пір, угруповання їх за розмірами і формою, визначають співвідношення твердої, рідкої і газоподібної фаз грунтів. Але це співвідношення також залежить від водних властивостей ґрунту.
Так, ущільнені глинисті грунти (старі дороги, щільність грунтів 2,0) протягом 30 років після припинення користування ними ще не заростають рослинами. Гранулометричний склад визначає багато в чому рослинний покрив території, впливаючи на водні властивості і водний режим ґрунтів.
Липкість негативно впливає на технологічні властивості ґрунтів, збільшуючи тяговий опір. Чим важче гранулометричний склад, тим більше липкість. Гранично в`язкі грунту мають липкість більше 15 г / см2, сильнов`язких - 5-15, средневязкой 2-5, слабовязкіе - менше 2 г / см2.
набухання - збільшення обсягу грунту при зволоженні. Воно обумовлено сорбції вологи грунтовими частинками і гидратацией обмінних катіонів. Найбільшою набухання мають мінерали монтмориллонитовій групи і вермикуліт, малої - каолінітові. Набухаемость збільшує насичення ґрунту натрієм або збільшення вмісту органічної речовини. Набухаемость виражається в% від початкового об`єму грунту і є негативним якістю, сприяючи руйнуванню грунтових агрегатів.
У землеробській практиці зазвичай регулюють фізико-механічні властивості при виборі термінів і прийомів обробки. Ці властивості покращують внесенням органічних добрив, посівом багаторічних трав, мінімалізації обробок, хімічною меліорацією, використанням машин-знарядь з низькими ущільнювальними параметрами.
В цілому слід підкреслити, що гранулометричний склад грунтів визначає багато інших їх властивості. З ним пов`язаний валовий склад грунтів, вміст гумусу, поживних елементів, вологоємність, пористість. Чим важче гранулометричний склад, тим більше в грунтах (за інших рівних умов) вміст гумусу, води, пористість, тим грунт багатшими поживними речовинами. Але родючість грунтів визначається також їх фізичними властивостями, які також визначаються гранулометричним складом. Продуктивність ґрунтів вище, якщо їх щільність коливається в межах 1-1,4, пористість 50-60%, вологоємність 40-60%.
