До фізико-механічними властивостями відносяться пластичність, липкість, усадка, зв'язність, твердість і опір при обробці.
Липкість - здатність грунту прилипати до різних поверхонь. В результаті прилипання ґрунту до робочих частин машин і знарядь збільшується тяговий опір і погіршується якість обробки грунту. Липкість зростає при зволоженні. Високогумусірованние грунту (наприклад, чорноземи) навіть при високому зволоженні не виявляють липкості. У глинистих ґрунтів липкість найбільша, у піщаних - найменша. Збільшення ступеня насиченості грунту кальцієм сприяє зменшенню, а насичення натрієм - збільшення липкості. З липкостью пов'язана така агрономічний і цінна властивість грунту, як фізична стиглість. Стан, коли грунт при обробці не прилипає до знарядь і кришиться на грудки, відповідає її фізичної стиглості.
Усадка - зменшення обсягу грунту при висиханні. Це зворотний процес набухання. При висушуванні грунту внаслідок усадки з'являється трещиноватость.
Зв'язність і твердістю ґрунтової маси визначаються такі найважливіші технологічні показники, як сума енергетичних витрат, витрата пального і мастильних матеріалів, знос машин і знарядь.
Можливості підключення грунту - здатність чинити опір зовнішнім зусиллю, що прагне роз'єднати її частки. Обумовлюється вона силами зчеплення між частинками грунту. Можливості підключення визначає твердість грунту, тобто опір, який чинить грунт проникненню в неї під тиском будь-якого предмета. Визначається це властивість спеціальними приладами - твердоме-рами. Висока твердість є ознакою поганих фізико-хі-вів і агрофізичних властивостей ґрунту. Твердість грунту впливає на опір при обробці.
Питомий опір - зусилля, що витрачається на підрізання пласта, його оборот і тертя об робочу плужную поверхню. Залежно від механічного складу, фізико-хімічних властивостей, вологості і агрохозяйственного стану землі питомий опір ґрунту змінюється в межах від 0,2 до 1,2 кг / см2.
З фізико-механічними властивостями ґрунту пов'язане таке поняття, як стиглість грунту. Розрізняють фізичну і біологічну стиглості грунту.
Фізична стиглість - це такий стан грунту, коли вона легко обробляється, добре кришиться на грудки різної величини. Саме грунт такого стану і необхідно обробляти. Фізично незрілий грунт прилипає до грунтообробних знарядь, утворює брили. Фізична стиглість визначається вологістю ґрунту, її связностью, липкостью.
Для регулювання загальних, фізико-механічних властивостей грунту використовують різні прийоми: а) агротехнічні (правильна обробка грунту з відповідними прийомами, способами, термінами); в) хімічні (формування оптимального складу катіонів ППК, необхідної реакції шляхом вапнування ґрунтів, застосування певних мінеральних добрив та ін.); в) біологічні (посів сидератів, багаторічних трав, внесення органічних добрив та ін.).
Водні властивості ґрунтів грунтово-гідрологічні константи.
Водні властивості грунту
Т е п л про п р про в про д н о с т ь - здатність грунту проводити тепло. Вона виражається кількістю тепла в калоріях, що проходить в секунду через площу поперечного перерізу 1 см2 через шар 1 см при температурному градієнті між двома поверхнями 1оС.
т е м п е р а т у р про п р про в про д н о с т ь - хід зміни температури в грунті. Температуропроводності характеризує змінений ие температури на одиниці площі в одиницю часу. Вона дорівнює теплопровідності, поділеній на об'ємну теплоємність грунту.
Пароподібна волога (в грунтової атмосфері) - волога в
формі пара, що міститься в грунтовому повітрі (між
• Відносна вологість грунтового повітря близька до 100%. У парообразной формі волога рухається від теплих шарів грунту до холодних, де конденсується, при цьому її частина
стає доступною для рослин. Зі зміною температури грунту змінюється і форма вологи (пар-конденсат).
• а) кристаллизационная і хімічно зв'язана вода;
• б) прочносвязанная (гігроскопічна, або сорбированная на
• в) Рихлосвязанная (плівкова і капілярна).
• Кристаллизационная водо- це вода, що входить до складу кристалічної решітки мінералу. Волога може бути видалена при нагріванні до 105-1080 С.
• Хімічно зв'язана вода-це вода (у формі іонів), що входить до складу вторинних глинистих мінералів, солей металів. Вона утримується іонними і молекулярними
силами і не доступна для рослин. • прочносвязанная (або гігроскопічна) водо- це вода
сорбированная на поверхні ґрунтових частинок, сила тяжіння при цьому може досягає 10 000 атм. Прочносвязанная вода утворює плівку завтовшки всього в 2-3
молекули води. Ця волога утримується сорбційними силами грунтових частинок (рис.).
• Гігроскопічна вода рослинам недоступна. Вона може пересуватися тільки в пароподібному стані і знаходиться в рівновазі з вологістю грунтового повітря.
• Рихлосвязанная (плівкова) вода - це вода в формі поляризованих орієнтованих молекул води H-OH, утримувана за рахунок гидратирующие здатності
обмінних катіонів. По суті ця форма вологи за всіма властивостями близька до
вільній воді і за ступенем рухливості і доступності рослинам займає проміжне місце між прочносвязанной вологою і вільною водою, але пов'язаної
капілярними сіламі.Рихлосвязанная капілярна вода має таку ж щільність, теплоємність, але замерзає при більш низькій температурі. Оназаполняет пори, піднімається по капілярах від грунтових водили заповнює капіляри після надходження води зверху на поверхню грунтів. Таку вологу називають капілярно-підвішеній. Капілярна вода. піднімається від грунтовихвод, у міру підйому заповнює все більш тонкі капіляри ізамедляет швидкість підйому з висотою. В силу поверхностногонатяженія вода піднімається по капілярах вгору до тих пір, поки сила тяжіння стовпчика рідини не врівноважить силу
змочування. У цьому випадку її називають капілярно-подпёртой. Встановлено, що капілярна кайма, тобто висота капілярного підйому в середньозернистих пісках дорівнює 15-30
см, дрібнозернистих - 35-100 см, в супісках - 100-150 см, в
суглинках - 3-4 м. У глинах вода може підніматися на 8 м, а в лесах на 4 м (за два роки). При цьому у вологому почвекапіллярний підйом відбувається в 3-4 рази швидше, ніж в
сухий, де заважають пори, заповнені повітрям.
Цікаво відзначити, що в горизонтальному напрямку вода по капілярах може поширюватися в більшій мірі, ніж у вертикальному напрямку. Саме з цієї
причини на комплексних ґрунтових масивах з близьким розташуванням грунтових вод вологість грунту над водонепроникному для води і щодо сухим
солонцевих горизонтом В1 може бути високою навіть в посушливі періоди року.
# 61550; Гравітаційна (вільна) вода - це вода, що заповнює грунтові пори і здатна переміщатися в них. Представлена просочується водою (опадів) і водою,
піднімається від грунтового потоку. Просочується вода стікає по капілярах і затримується в них, іліпросачівается до водоупора, де вона накопичується і
починає рухатися по ухилу водоупора, утворюючи почвенно-
Вологоємність, або водоутримуюча здатність, - властивість грунту поглинати і утримувати воду від стеканіяпод дією сили тяжіння.
• Виділяють досить вологоємність (глини, торф), слабовлагоемкіе (крейда, мергель, глинисті і дрібнозернисті піски, лес) і невлагоемкой (масивні магматичні і
метаморфічечкіе гірські породи і грубоуламкові породи - галечники, гравій, пісок). Наприклад кварц має вологоємність 0.08 л / м3, глина - 500 л / м3.
• Розрізняють максимальну молекулярну, найменшу, капілярну і повну вологоємність ґрунту.
• Максимальна молекулярна (адсорбційна) вологоємність - це максимальна гігроскопічність грунту (МГ), або здатність стабілізувати пароподібну воду (1-5%). Коли відносна вологість повітря наближається до 100% грунт насичується до максимальної гігроскопічності (0.1-1.0% в пісках, до 10-15% в глинах і 20-40% в органогенних грунтах). За МГ визначають вологість стійкого в'янення рослин.
• Вологість стійкого в'янення (ВНЗ) рослин змінюється від 1-3% в піщаних грунтах до 20% в важкосуглинистих. ВНЗ приблизно дорівнює 1,5 МР як нижнього
межі доступності вологи рослинам.
• Найменша, або польова, вологоємність (НВ) - це найбільша кількість капілярно-підвішеній вологи, що залишилася після стікання її надлишку при глибокому
залягання ґрунтових вод. • НВ в піщаних грунтах дорівнює 3-5%, суглінстих і глинистих -
18-23%, а в оструктуренних суглинних грунтах може
досягати величини 35-38%.
• Вологість розриву капілярів (ВРК) - критична вологість, при якій сповільнюється зростання рослин. Для суглинних і глинистих ґрунтів ВРК становить 65-70% НВ.
Капілярна вологоємність - волога, що утримується грунтом в межах капілярної облямівки.
Кількість утримуваної вологи залежить від потужності грунтового профілю і висоти над УГВ (рівнем грунтових вод). У граничних випадках вона дорівнює повній пористості, тобто
варіює від 26 до 40-45%.
Повна польова влагоемкасть (ППВ) - найбільша кількість вологи, яка може міститися в грунті за умови заповнення всіх пір. Величина ППВ дорівнює загальній
пористості (порозности) грунту. Вона характеризує повну водовместімость грунту. ППВ для різних грунтів варіює від 30 до 80% від ваги. Підстилка: 500-800% від ваги або 28-64%
• Водопроникність -властивість грунту пропускати через себе воду.
Швидкість просочування води в грунт у міру її зволоження змінюється, і можна виділити принаймні три стадії: первинне вбирання, просочування і фільтрація.
Вимірюється кількістю мм водного шару в 1хв (мм / хв).
Найкращою водопроникність (по Н.А. Качинському) вважається та, коли при стовпі води 50 мм та t = + 100C грунт пропускає від 500 до 100 мм.
Водопроникність відіграє велику роль як в житті грунтів, так і збереженні грунтової родючості. Висока водопроникність лісових підстилок забезпечує вбирання вологи в грунт після злив, танення снігу. Навпаки, низька фільтрація, властива
ущільненим горизонтів, сприяє утворенню поверхневого стоку води, розвитку ерозійних процесів, формування внутріпочвенного верховодки, заболочування,
непродуктивному випаровуванню вологи в атмосферу. в ялиннику-чорничник водопроникність сильнопідзолисті суглинистой грунту після видалення лісової підстилки зменшувалася в 3-4 рази, одночасно різко зріс стік води [Роде, 1955]. • Лісові грунту, як правило, завдяки агрегированности мають високу водопроникність.
• Але в солодях і глеево-підзолистих грунтах навіть під лісом горизонт А2 зазвичай майже непроникний для води. У степових і лісостепових районах арідного пояса подібна картина типова для солонцового B1 і подсолонцового B2 горизонтів, а також злитих грунтів.
• Гумус в глинистих ґрунтах збільшує водопроникність, так як склеює грунтові частинки і забезпечує їх агрегацію. У цьому випадку крім капілярних пір, в грунті з'являються межагрегатной і внутріагрегатние пори. перші забезпечують
хорошу проникність вологи, а другі її поглинання і накопичення. У піщаних грунтах гумус зменшує водопроникність за рахунок підвищення вологоємності. це є
одним з головних резервів підняття її родючості.
4) Водопідіймальна здатність грунту. т. е. здатність подавати вологу зі своїх нижніх шарів у верхні, звідки волога піддається випаровуванню (випаровуваність грунту). Підняття води при цьому відбувається по капілярних проміжків, за якими рух води відбувається незалежно від сили тяжіння. Бесструктурная грунт при ущільненні представляє собою подобу гніту, безперервно подає вологу з глибших шарів. На структурних же грунтах випаровування відбувається повільно внаслідок розриву капілярів. Регулювання випаровуваності грунту має велике практич. значення, так як налита (бесструктурная) грунт в жарку погоду може втратити величезну кількість вологи. З огляду на це з'явилася влітку на поле після дощу кірка повинна бути негайно унічтожаема шляхом боронування (див.). Одержаний в результаті цього пухкий шар ізолює грунтові капіляри від зовнішнього повітря. Точно також не слід залишати незораній грунт після збирання рослин (стерню). В. с. п. виражають її водний режим, або водний баланс, який визначає: 1) надходженням вологи і 2) віддачею влагі.То постійно мінливий кількість вологи, яке знаходиться в даний момент в грунті, називається вологістю ґрунту -ваговий або об'ємної, в залежності від того, виражається вона в% від ваги сухого ґрунту або від її обсягу.
Якщо вологість грунту часто є вирішальним і безпосереднім фактором для розвитку рослин, то одна з вплив вона має і на мікробіологіч. діяльність грунту. На висохлої грунті в жарку погоду всяка мікробіологіч. діяльність припиняється, відбувається пряме згорання органічного. речовини, в результаті чого непродуктивно втрачається потрібний для рослин азот. При надмірної вологості в грунті йдуть несприятливі анаеробні процеси, пов'язані як з втратою азоту, так і з накопиченням в грунті закисних з'єднань, що шкідливо впливають на рослини. Вологість грунту робить також вплив на її физич. властивості, зменшуючи зв'язність ґрунту. Пересохла ущільнена грунт буває іноді настільки зв'язковий, що неможливо обробити її, волога ж грунт не робить такого опору знаряддям обробки і легше кришиться на окремо. Зворотний вплив робить вологість на міцність грунтової структури. Безпосередніми спостереженнями встановлено, що сухий грунт легше піддається розмивання водою, ніж вологий грунт. Динаміка вологості грунту в часі протікає по-різному в залежності від рослинного покриву грунту і її культурного стану. Вивчення динаміки грунтової вологості проводиться шляхом взяття проб грунту з певної глибини і визначення кількості вологи. Для цього визначення існують кілька методів. 1) визначення різниці у вазі до і після висушування проби грунту в сушильній шафі; 2) пікнометричним, спиртовий (зі зміни міцності спирту, в який поміщається волога навішування грунту); 3) карбідний (за кількістю ацетилену, що виділився від реакції грунтової вологи з карбідом кальцію); 4) електрометричний (зі зміни опору в ланцюзі струму) і ін. Електрометр ич. метод застосовується також для визначення вологості грунту безпосередньо в польових умовах.