М о д у л ь VІ. Властивості ґрунту.
Тема 1. Фізичні властивості ґрунту.
Питання теми
Загальні фізичні властивості ґрунту.
Фізико-механічні властивості грунту.
Основні терміни: загальні фізичні властивості ґрунту, щільність твердої фази ґрунту, щільність ґрунту, пористість ґрунту, фізико-механічні властивості ґрунту, зв’язаність, пластичність, липкість, набухання, зсідання, твердість і протидія ґрунту обробітку, зрілість ґрунту.
Загальні фізичні властивості ґрунту. До загальних фізичних властивостей належать щільність твердої фази ґрунту і пористість.
Ґрунт складається з твердої, рідкої і газоподібної фаз. Тверда фаза представлена органічними і мінеральними речовинами, рідка – ґрунтовим розчином, газоподібна – ґрунтовим повітрям.
Щільність твердої фази ґрунту – це відношення ваги твердої фази ґрунту в сухому стані до ваги рівного об’єму води при температурі 4 оС:
,
де d – щільність твердої фази ґрунту;
A – вага твердої фази ґрунту в сухому стані;
B – вага води.
Щільність твердої фази гіпсу – 2,3, каолініту – 2,58 - 2,63, кварцу – 2,65, граніту – 2,7, базальту – 3, апатиту – 3,17-3,27, лімоніту – 3,5 - 4, гематиту – 4,5 - 5,3.
Щільність твердої фази органічних речовин ґрунту – 1,25 - 1,8. Чим більше ґрунт містить органічних речовин, тим менша щільність твердої фази. Щільність твердої фази більшості ґрунтів – 2,5 - 2,65. Чорнозем, який містить 10,3% гумусу, має щільність твердої фази 2,37. Червоні ґрунти, які містять багато оксидів заліза, мають щільність твердої фази 2,8 - 2,85.
Щільність твердої фази ґрунту є ознакою, за якою можна робити висновок про мінералогічний склад ґрунту і вміст органічних речовин. Щільність твердої фази ґрунту використовується для обчислення пористості.
Щільність ґрунту – це вага 1 см3 сухого ґрунту з непошкодженим складом. Щільність обчислюють за формулою:
;
де dv – щільність ґрунту;
P – вага абсолютно сухого ґрунту в г;
V – об’єм ґрунту, в см3.
Щільність залежить від мінерального складу, вмісту гумусу, структури, складу і пористості ґрунту. Чим пухкіший ґрунт, більший вміст гумусу, краще виражена структура, тим менша щільність. Наприклад, щільність підзолистого ґрунту – 1,3 - 1,8, чорнозему – 1,04 - 1,1.
Щільність використовують для обчислення пористості і вмісту різних речовин у ґрунті. Знаючи щільність ґрунту, можна обчислити вагу орного горизонту ґрунту на будь-якій площі.
Загальний об’єм всіх пор і проміжків між ґрунтовими частинками в певному об’ємі ґрунту називається загальною пористістю. Пористість обчислюють за формулою:
,
де П – загальна пористість, в %;
dv – щільність ґрунту, в г/см3;
d – щільність твердої фази ґрунту.
Пористість залежить від структури ґрунту, чим структурніший ґрунт, тим більша загальна пористість. Загальна пористість чорнозему 61 - 63%. При розрихлені ґрунту пористість збільшується, при ущільненні – зменшується.
Розміри проміжків і пор, які утворюють загальну пористість, різні. Тому, загальну пористість поділяють на капілярну і некапілярну. Капілярна пористість зумовлена глинистими частинками ґрунту, некапілярна – структурною будовою ґрунту.
В залежності від механічного складу і структури ґрунту в одних випадках переважає капілярна, а в інших – некапілярна пористість.
Фізико-механічні властивості ґрунту. Найбільш важливими фізико-механічними властивостями ґрунту є зв’язаність, пластичність, липкість, набухання, зсідання, твердість, протидія обробітку і зрілість ґрунту.
Зв’язаність – це здатність ґрунту протидіяти зовнішнім силам, які направлені на механічне подрібнення ґрунтової маси.
Ця властивість безпосередньо впливає на розвиток кореневої системи рослин і на механічний обробіток ґрунту. Різні ґрунти мають різну зв’язаність. Вона залежить від таких причин:
1) від механічного складу ґрунту - чим більше в ґрунті глинистих частинок, тим більша зв’язаність;
2) від вологості - глинисті ґрунти мають найбільшу зв’язаність в сухому стані, піщані набувають зв’язаності у зволоженому вигляді;
3) від вмісту органічних речовин - гумус у важких суглинистих і глинистих ґрунтах зменшує зв’язаність, у легких піщаних – збільшує;
4) від вмісту натрію у поглинаючому комплексі - засолені ґрунти містять багато натрію і мають велику зв’язаність;
5) структурність робить ґрунти пухкими і зменшує зв’язаність.
Пластичність – це здатність ґрунту у вологому стані зберігати надану йому форму.
Пластичність зумовлена присутністю глинистих частинок, чим більше глинистих частинок, тим більша пластичність.
Липкість, також, зумовлена присутністю в ґрунті глинистих частинок і води. Чим більше глинистих частинок, тим більша липкість. Сухий ґрунт цією властивістю не володіє. Липкість збільшується при зволоженні ґрунту до 80%, а потім починає зменшуватись. Липкість впливає на якість обробітку ґрунту. Чим більша липкість, тим важче обробляється ґрунт сільськогосподарськими знаряддями. Обробіток ґрунту потрібно проводити при такій вологості, коли ґрунт пухкий і не злипається. Встановлено, що нижня межа вологості, при якій можливий обробіток ґрунту, відповідає максимальній гігроскопічності ґрунту, а верхня межа становить 60-70% від повної вологоємності ґрунту.
Набухання – це здатність ґрунту збільшуватись в об’ємі при зволоженні. Зв’язана на поверхні колоїдних і глинистих частинок вода зменшує зв’язок між частинками, розсуває їх і як результат збільшується об’єм ґрунту. Велике значення при набуханні мають ґрунтові колоїди, особливо органічні, які входять до складу гумусу. Колоїди здатні збільшуватись в об’ємі при зволоженні і зменшуватись при висиханні. Піщані ґрунти, які містять дуже мало колоїдних частин, зовсім не набухають. Глинисті і суглинисті ґрунти здатні в значній мірі набухати.
Зсідання – це зменшення об’єму ґрунту в результаті випаровування вологи чи вимивання легкорозчинних солей. Зсідання – це явище протилежне набуханню. Величина зсідання залежить від зволоженості, механічного і мінералогічного складу ґрунту. У важких ґрунтах вона більша.
Твердість – це протидія ґрунту проникненню в нього, під тиском, різних тіл. Твердість визначають спеціальними приладами і виражають в кг на 1 см3. Твердість залежить від механічного складу, вологості, структури і інших властивостей ґрунту. Найбільшу твердість мають ґрунти в сухому стані.
Твердість впливає на величину протидії ґрунту обробітку. Протидію обробітку визначають для знаходження необхідної тягової сили.
Величина протидії залежить від механічного складу, вологості, зв’язаності, структури і твердості ґрунту. На легких ґрунтах протидія 0,2 - 0,3, на важких цілинних 0,9 кг на 1 см2.
Зрілість ґрунту – це стан ґрунту, коли він легко обробляється при найменшій затраті тягової сили. Цього стану різні ґрунти досягають при вологості 60-90%.
Отже, взаємодія між твердою, рідкою і газоподібною фазами ґрунту зумовлює фізичні певні властивості ґрунту. До загальних фізичних властивостей відносяться щільність твердої фази ґрунту, щільність ґрунту і пористість. Найбільш важливими фізико-механічними властивостями ґрунту є зв’язаність, пластичність, липкість, набухання, зсідання, твердість, протидія обробітку і зрілість ґрунту.
25 26 27 Наверх ↑