ЛЕКЦИЯ 11: ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ Физические свойства

ЛЕКЦИЯ 11: ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ

Физические свойства почвы подразделяются на основные и физикомеханические. К основным физическим свойствам относятся удельный вес, объёмный вес (плотность), и пористость или скважность. К физико-механическим свойствам почвы относятся пластичность, липкость, набухание, усадка, связность, твёрдость и сопротивление при обработке.

Основные физические свойства Удельным весом почвы называют отношение веса её твердой фазы к весу воды в том же объёме при 40. Почвы различных типов и даже отдельные почвенные горизонты имеют неодинаковый удельный вес. Интервал показателей удельного веса минеральных почв лежит в пределах от 2, 4 -2, 8. Величина удельного веса зависит от минералогического состава почвы и содержания органических компонентов. Бедные органическим веществом дерново-подзолистые почвы, сформировавшиеся на алюмосиликатных породах, имеют удельный вес 2, 652, 7. Малогумусированные горизонты субтропических почв характеризуются более высокими показателями удельного веса (2, 7 -2, 8). Богатые органическими компонентами имеют удельный вес 1, 4 -1, 8.

Основные физические свойства Объёмным весом называется вес единицы объёма абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении. Выражается в граммах на кубический сантиметр. В отличие от удельного веса при определении объёмного веса узнают вес почвы в единице объёма со всеми порами, поэтому показатели объёмного веса будут всегда меньше показателей удельного веса одной и той же почвы. Величина объемного веса почв изменяется в широких пределах: у минеральных почв – от 0, 9 до 1, 8, а у торфяноболотных – от 0, 15 до 0, 4 г/см 3. На величину объёмного веса влияют минералогический и механический состав почв, содержание органического вещества, структурность, а также сложение, то есть взаимное расположение частиц твёрдой фазы. Величина объёмного веса (плотность) существенно влияет на водный, воздушный и тепловой режим почвы, а следовательно, на развитие растений. Для большинства сельскохозяйственных культур оптимальным объемным весом на суглинистых и глинистых почвах является 1, 00 -1, 25 г/см 3. Дальнейшее его увеличение вызывает снижение урожайности сельскохозяйственных культур

Основные физические свойства Пористость (скважность) – это суммарный объём всех пор между частицами твердой фазы почвы. Пористость выражается в процентах от общего объёма почвы. Для минеральных почв интервал показателей пористости составляет 25 -80%, для торфяных горизонтов почв более 80 -90%. Поры в почвенных горизонтах могут быть различной формы и диаметра. В зависимости от величины пор различают капиллярную и некапиллярную пористости. Капиллярная пористость равна объёму капиллярных промежутков почвы; некапиллярная – объёму крупных пор. Сумма обоих видов пористости составляет общую пористость почвы. Общая пористость почвы обычно вычисляется по показателям объёмного и удельного весов: Пр = (1 – ОВ/УВ) × 100, где отношение объёмного веса (ОВ) к удельному весу (УВ) составляет объём твёрдой фазы почвы, а за единицу принимается общий объем почвы со всеми её порами. Экспериментально общая пористость определяется путём заполнения всех пор жидкостью, объём которой замеряется.

Основные физические свойства Величина пористости зависит от структурности, плотности, механического и минералогического состава почвы. Между плотностью и пористостью имеется обратная зависимость: чем плотнее почва, тем меньше её пористость. С общей пористостью связаны такие важнейшие свойства почвы, как водопроницаемость и воздухопроницаемость, влагоёмкость и воздухоёмкость, газообмен между почвой и атмосферой. Пористость почвы принято дифференцировать. По Н. А. Качинскому, пористость подразделяется на пористость общую; пористость агрегатов; пористость межагрегатную; пористость капиллярную; поры, заполненные прочно связанной водой; поры, заполненные рыхло связанной водой; поры, занятые воздухом (пористость аэрации). В агрономическом отношении важно, чтобы почвы имели наибольшую пористость капилляров, заполненную водой и одновременно пористость аэрации не менее 20% общего объема почвы.

Физико-механические свойства Пластичность – это способность почвы изменять свою форму под влиянием какой-либо внешней силы без нарушения сплошности и сохранять приданную форму после устранения этой силы. Пластичность проявляется только при влажном состоянии почв. Пластичность теснейше связанна с механическим составом почв. Глинистые почвы характеризуются числом пластичности более 17; суглинистые имеют число пластичности в пределах 7 -17; для супесей характерны числа пластичности меньше 7, тога как пески совершенно не пластичны (число пластичности стремится к 0). Кроме механического состава, существенное влияние на пластичность оказывает состав коллоидной фракции почвы, состав поглощенных катионов и содержание гумуса. Наибольшей пластичностью обладают солонцовые глинистые почвы, содержащие 25 -30% и больше обменного натрия от емкости поглощения, наименьшей – почвы, насыщенные кальцием и магнием. При высоком содержании гумуса пластичность почвы уменьшается.

Физико-механические свойства Липкость – способность почвы прилипать к различным поверхностям. В результате прилипания почвы к рабочим частям машин и орудий увеличивается тяговое сопротивления и ухудшается качество обработки почвы. Величина липкости определяется силой, необходимой для того, чтобы оторвать почву от поверхности прилипания. Липкость выражается в граммах на квадратный сантиметр. Высокогумусированные почвы даже при высоком увлажнении не проявляют липкости. Помимо влажности и гумусированности, на прилипание существенно влияет механический состав почвы. У глинистых почв липкость наиболее значительна, у песка она наименьшая. Н. А. Качинский (1934) делит почвы по липкости на предельно вязкие (более 15 г/см 2), сильно вязкие (5 -15 г/см 2), среднее по вязкости (2 -5 г/см 2), слабо вязкие (меньше 2 г/см 2). Состав поглощенных оснований почвы в значительной степени определяет её липкость. Увеличение степени насыщенности почвы кальцием способствует снижению величины прилипания, тогда как с возрастанием насыщенности натрием липкость почвы резко увеличивается. С липкостью связано такое важное агрономическое свойство почвы, как физическая спелость. Когда у почвы при обработке исчезает свойство прилипать к машинам и появляется способность крошится на комки, такое состояние влажности отвечает физической спелости. Более гумусированные почвы становятся пригодными для обработки весной раньше, чем их малогумусные аналоги.

Физико-механические свойства Набухание – увеличение объёма почвы при увлажнении. Явление набухания присуще мелкоземистым почвам, содержащим большое количество коллоидов, и объясняется связыванием тонкими частицами почвы молекул воды (увеличением гидратных оболочек). Набухание измеряется в объёмных процентах по формуле: Vнаб = ((V 1 – V 2)/V 2)× 100, где Vнаб – процент набухания; V 1 – объем влажной почвы; V 2 – объём сухой почвы. Величина набухания зависит от количества и качества коллоидов. Наиболее набухаемы глинистые почвы, содержащие поглощенный натрий.

Физико-механические свойства Усадка – сокращение объёма почвы при высыхании. Величина усадки почвы зависит от тех же факторов, что и набухание. Она изменяется в прямой зависимости от набухания, то есть чем больше набухание, тем сильнее выражена усадка почвы. Усадку можно изменять в объёмных процентах к исходному объему: Vус = ((V 1 – V 2)/V 2)× 100, где Vус – процент усадки от исходного объема; V 1 – объем влажной почвы; V 2 – объём сухой почвы.

Физико-механические свойства Связанность почвы – способность сопротивляться внешнему усилию, стремящемуся разъединить частицы почвы. Вызывается связанность силами сцепления между частичками почвы. Степень сцепления обусловлена механическим и минералогическим составом, структурным состоянием, влажностью. Связанность в значительной мере определяется твёрдостью почвы.

Физико-механические свойства Твердостью называется сопротивление, которое оказывает почва проникновению в неё под давлением какого-либо тела (шара, конуса, цилиндра). Твердость определяется – твёрдомерами. Величина твёрдость выражается в килограммах на квадратный сантиметр. Высокая твердость является признаком плохих физико-химических и агрофизических свойств почв. Твердость почвы зависит от её увлажнения. По мере уменьшения влажность твёрдость резко возрастает. Распыленная почва при высыхании оказывает значительно большее механическое сопротивление, чем комковато-зернистая. С твердостью связана такая важная технологическая характеристика почвы, как сопротивление её обработке.

Физико-механические свойства Удельное сопротивление – усилие, затрачиваемое на подрезание пласта, его оборот и трение о рабочую поверхность. Выражается удельное сопротивление в килограммах на квадратный сантиметр. В зависимости от механического состава, физико-химических свойств, влажности и хозяйственного состояния удельное сопротивление почвы изменяется в пределах от 0, 2 до 1, 2 кг/см 2. Наименьшим удельным сопротивлением характеризуются ненасыщенные основаниями почвы лёгкого механического состава (супесчаные и песчаные), самым большим суглинистые и глинистые почвы солонцового типа.

Изменение физических и физико-механических свойств почв могут проявляться при сельскохозяйственном использовании в результате агротехнического, химического и биологического воздействия. В результате применения различных агротехнических приёмов верхние горизонты почвы приобретают благоприятное строение. С помощью химических приёмов мелиорации достигается изменение состава поглащенных оснований и вместе с тем всего комплекса физических и физико-химических свойств. К наиболее распространенным химическим приёмам улучшения физических свойств почв относится известкование кислых почв, гипсование солонцов, внесение искусственных клеящих веществ. Биологические приёмы – это непосредственное воздействие культурной растительности, применение сидеральных посевов, внесение органических удобрений. Особое место занимает севооборот.