Физико-механические свойства почв

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

К физико-механическим свойствам почвы относятся пластичность, липкость, набухание, усадка, связность, твёрдость и сопротивление при обработке. Пластичность – способность почвы менять свою форму под действием внешних сил и сохранять полученную форму после прекращения механического воздействия. Пластичность определяет консистенцию почвы – степень подвижности слагающих почву частиц под влиянием механического воздействия при различной влажности. Выделяют несколько форм консистенции:

а) твёрдая – почва имеет свойства твёрдого тела, не пластична;

б) полутвёрдая – переходное состояние между твёрдым и пластичным телом;

в) вязкопластичная – почва обладает пластичностью, но не прилипает к другим телам;

г) липкопластичная – почва обладает пластичностью и прилипает к другим телам;

д) вязкотекучая – почва в состоянии растекаться толстым слоем;

е) жидкотекучая – почва может растекаться тонким слоем.

В обычных условиях для почв характерны четыре первые формы консистенции. Однако в некоторых почвах с сильным переувлажнением в отдельные периоды наблюдаются и текучие состояния. Они определяют подвижность (ползучесть) почв – способность её в переувлажненном состоянии течь под влиянием собственной массы. Текучесть почв активно проявляется в тундре, а также на склонах в зонах выклинивания грунтовых вод. При этом создаются специфические солифлюкционные формы рельефа. Частный случай текучести – тиксотропность, когда переувлажненные почвы приобретают текучесть при механическом воздействии и снова переходят в твердое состояние в покое. Подобное явление обусловливает высокую уязвимость тундровых ландшафтов, когда даже при небольших механических воздействиях происходит сползание тиксотропных масс по водоупорам и на поверхность выходят мерзлые неплодородные грунты. Определённое влияние оказывает текучесть (ползучесть) и на развитие эрозионных процессов на склонах.

Липкость – свойство влажной почвы прилипать к другим телам. В результате прилипания почвы к рабочим частям машин и орудий увеличивается тяговое сопротивление и ухудшается качество обработки почвы.

Липкость определяет такое важное производственное свойство почв, как их физическая спелость. Физическая спелость почв обусловливается уровнем увлажнения, при котором исчезает способность почвенных «частиц» прилипать к сельскохозяйственным орудиям, но возникает способность самоагрегироваться. Нижний предел физической спелости для разных почв различен, следовательно, липкость почв определяет оптимальные сроки и условия проведения полевых работ на конкретных почвенных разностях. Раньше других достигают состояния физической спелости почвы легкого гранулометрического состава и гумусированные чернозёмы.

Состав поглощенных оснований почвы в значительной мере определяет её липкость. Увеличение степени насыщенности почвы кальцием способствует снижению величины прилипания, тогда как с возрастанием насыщенности натрием липкость почвы резко увеличивается.

На прилипание существенно влияет гранулометрический состав почвы. У глинистых почв липкость наиболее значительна, у песка она наименьшая. По липкости почвы на предельно вязкие (> 15 г/см²), сильновязкие (5-15), средние по вязкости (2-5), слабовязкие (< 2 г/см²).

Набухание – увеличение объёма почвы при увлажнении. Набухание присуще мелкоземистым почвам, содержащим большое количество коллоидов, и объясняется связыванием тонкими частицами почвы молекул воды (увеличением гидратных оболочек). Величина набухания зависит от количества и качества коллоидов. Наиболее набухаемы глинистые почвы. Набухание тесно связано с составом глинистых минералов почвы. Минералы монтмориллонитовой группы с расширяющейся кристаллической решеткой обладают наибольшей набухаемостью, минералы каолинитовой группы – наименьшей. Органические коллоиды при увлажнении также сильно увеличиваются в объёме.

Большое влияние на набухание оказывает состав обменных катионов почв. При насыщении почв одновалентными основаниями (особенно натрием) набухание достигает 120-150%, тогда как при насыщении почв двух- и трёхвалентными катионами значительного увеличения в объеме при набухании не наблюдается.

Усадка – сокращение объёма почвы при высыхании. Величина усадки обусловлена теми же факторами, что и набухание. Чем больше набухание, тем сильнее усадка почвы.

Практически целесообразно использовать следующие разделения почв по набухаемости:

• при увлажнении объем увеличивается менее чем на 10% – слабо набухающие почвы;

• объем увеличивается от 10% до 20% – средне набухающие почвы;

• объем увеличивается от 20% до 30% – сильно набухающие почвы;

• и более 30% – очень сильно набухающие почвы.

Связность – способность почвы сопротивляться внешнему усилию, стремящемуся разъединить почвенные частицы. Вызывается связность силами сцепления между частицами почвы. Степень сцепления обусловлена механическим и минералогическим составом, структурным состоянием почвы, влажностью и характером её сельскохозяйственного использования.

Наибольшей связностью характеризуются глинистые почвы, наименьшей – песчаные. Малоструктурные почвы в сухом состоянии имеют максимальную связность. Выражается она в килограммах на 1 см² (кг/см²).

Твёрдость – сопротивление, которое оказывает почва проникновению в неё под давлением какого-либо тела (шара, конуса, цилиндра и т. д.). Твердость определяется специальными приборами – твёрдомерами. Выражается в килограммах на 1 см². Высокая твёрдость – признак плохих физико-химических и агрофизических свойств почв. В этих условиях требуются большие затраты энергии на обработку, затрудняется прорастание семян, корни плохо проникают в почву. Она хуже пропускает влагу и воздух. На почвах со значительной твердостью растения развиваются плохо.

Твёрдость почвы зависит от её увлажнения. По мере уменьшения влажности она резко возрастает.

С твёрдостью связана такая важная технологическая характеристика почвы, как сопротивление её обработке. В обычном интервале влажности сопротивление почвы при обработке находится в прямой зависимости от твёрдости почвы.

Удельное сопротивление – усилие, затрачиваемое на подрезание пласта, его оборот и трение о рабочую поверхность. Удельным сопротивлением обусловливается величина силы тяги при вспашке почвы. Выражается удельное сопротивление в килограммах на 1 см².

Почвенный раствор

Почвенный раствор можно определить как жидкую фазу почв, включающую почвенную воду, содержащую растворенные соли, органоминеральные и органические соединения, газы и тончайшие коллоидные золи. В.И. Вернадский считал почвенные растворы одной из важнейших категорий природных вод, «основным субстратом жизни», «основным элементом механизма биосферы». Очень примечательно следующее высказывание академика Вернадского:

«Любое проявление природной воды – глетчерный лёд, почвенный раствор, гейзер, минеральный источник – составляют единое целое, прямо или косвенно, но глубоко связанные между собой».

К.К. Гедройц, А.Г. Дояренко, А.А. Шмук, С.А. Захаров, А.А. Роде, П.А. Крюков, Н.А. Комарова, Е. И. Шилова внесли существенный вклад в разработку методов выделения, изучения состава и динамики почвенных растворов.

Почвенный раствор – это вода свободная и рыхлосвязанная, наполняющая капиллярные промежутки и пространства между агрегатами, содержащая в растворенном и коллоидном состоянии некоторые газы, минеральные, органоминеральные и органические вещества. Объём почвенного раствора равен объему почвенной влаги за исключением воды на уровне максимально гигроскопической влажности.

Физически прочносвязанная вода не входит в состав почвенного раствора. Проблематично к почвенному раствору отнести гравитационно просачивающуюся воду, проходящую почвенные горизонты по крупным трещинами и ходам корней и животных.

⇐ Предыдущая 1 23