Физико-механические свойства почв

К физико-механическим свойствам почвы относятся пластичность, липкость, набухание, усадка, связность, твердость 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) твердая - почва имеет свойства твердого тела, не пластична;

б) полутвердая — переходное состояние между твердым 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 ее 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. Опреде­ленное 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 об работки 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 черноземы. Состав поглощенных оснований почвы в значительной мере опреде­ляет ее 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 объема 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 объеме.

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 трехвалентными катионами значительного уве­личения в объеме при набухании не наблюдается.

Усадка — сокращение объема 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 ее сель­скохозяйственного использования.

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

Твердость — сопротивление, которое оказывает почва проникновению в нее под давлением какого-либо тела (шара, конуса, цилиндра и т. д.). Твердость определяется специальными прибора-- твердомерами. Выражается в килограммах на 1 см². Высокая твердость — признак плохих физико-химических и агрофизических свойств почв. В этих условиях требуются большие затраты энергии обработку, затрудняется прорастание семян, корни плохо проникают в почву. Она хуже пропускает влагу и воздух. На почвах со значительной твердостью растения развиваются плохо. Твердость почвы зависит от ее увлажнения. По мере уменьшения влажности она резко возрастает.

С твердостью связана такая важная технологическая характеристика почвы, как сопротивление ее обработке. В обычном интервале влажности сопротивление почвы при обработке находится в прямой зависимости от твердости 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.