Лекция 1 почва как материал обработки

1.1. Твердая фаза почвы.

1.2. Жидкая фаза.

1.3. Газообразная фаза.

1.4. Технологические свойства почвы.

1.1. Твердая фаза почвы

Почва – поверхностный плодородный слой суши, который включает три фазы: твердую, жидкую и газообразную.

По мехсоставу твердая фаза делится на физический песок ФП с частицами размером >0,01 мм и физическую глину ФГ с частицами <0,01 мм:

1. Глина содержит: ФП < 50%, ФГ > 50%.

2. Суглинок: ФП 50–80%, ФГ 20–50%.

3. Супесь: ФП 80–90%, ФГ 10–20%.

4. Песок: ФП > 90%, ФГ < 10%.

По агрегатному составу почва бывает:

1. Глыбистая, с частицами размером >10 мм.

2. Комковая – 3–10 мм.

3. Зернистая – 0,25–3 мм.

Агрегаты меньше 0,25 мм – эрозионно-опасные частицы. Их не допускается иметь в пашне более 10–15%.

По структурности К_с:

К_с = m₁ / m₂,

где m₁ – масса частиц 0,25–7 мм; m₂ – вся масса.

По плотности ρ_п (г/см³):

ρ_п = m_а.с / V_н,

где m_а.с – масса абсолютно сухой почвы, г; V_н – объем пробы с ненарушенной структурой, см³; ρ_п = 0,5…1,8 г/см³. Для пшеницы – 1,1...1,2 г/см³, для чего используется прикатывание катками.

По удельной массе ρ_т (г/см³):

ρ_т = m_т / V_т,

где m_т – масса твердых частиц почвы без пор, г; V_т – объем абсолютно сухой почвы без пор, см³; ρ_т = 2,4…2,8 г/см³.

По скважности с (%):

с = (V_п / V₀) 100,

где V_п – объем пустот, см³; V₀ – общий объем, см³; глина и супесь – 50…60%, торф – 90%.

1.2. Жидкая фаза

Жидкая фаза (вода, растворы) включает свободную и связанную воду. Связанная вода практически не влияет на технологические свойства почвы. Свободная – сильно влияет. Она при этом делится:

– на гравитационную ГВ, которая находится в крупных порах почвы и перемещается только вниз;

– капиллярную КВ, которая находится в капиллярных пустотах и перемещается от влажной к сухой почве во все стороны под действием капиллярных сил.

Абсолютная влажность w_а (%) почвы и других материалов вычисляется так:

, (1.1)

где m_в – масса влажной почвы, г; m_с – масса сухой почвы, г,

А

Рис. 1.1

бсолютная влажность влияет на твердость Т почвы по гиперболической зависимости (рис 1.1). Это отражается на абразивности и затратах энергии на обработку, что будет показано в соответствующих разделах. Здесь же важно знать, что статистическая обработка Е.П. и В.Е. Огрызковыми опытных данных за 20 лет показала, что на типичных стерневых старопахотных черноземах Западной Сибири тяжелосуглинистого мехсостава, вероятность оптимального увлажнения этих почв на глубине (0,20–0,25 м) работы лезвий лемехов составляет 54,7% (почва «спелая»; w = 16,4…23,9%), низкого – 33,4% (w < 16,4%) и высокого – 11,9% (w > 23,5%), когда начинается уже залипание рабочей поверхности корпусов. (значения А, В смотри в табл. 4).

1.3. Газообразная фаза

Воздух, газы находятся в порах почвы в свободном или защемленном (сжатом) состоянии. Считается, что воздух и газы способствуют передаче энергии при крошении почвы (в момент перехода из сжатого в свободное состояние).