5. Загальні фізичні властивості ґрунту

Ґрунт, як і будь-яке природне тіло, характеризується низкою фізичних властивостей. До загальних фізичних властивостей відно­сять: щільність твердої фази, щільність будови, загальну шпарува­тість та шпаруватість аерації. Ці показники фізичного стану твердої речовини ґрунту мають велике значення для агровиробничої характеристики ґрунту, їх слід враховувати у процесі обробітку ґрунту, а також під час вивчення росту та розвитку рослин.

5.1. Щільність твердої фази ґрунту

(Лабораторна робота №3)

Щільністю твердої фази ґрунту називається відношення ваги твердої частини ґрунту в сухому стані до ваги рівного об’єму води при температурі 4^оС, тобто – це вага в грамах одного кубічного сантиметра сухого ґрунту без шпар. Щільність твердої фази ґрунту – це середня питома вага мінеральних і органічних частинок, які складають ґрунт, і залежить від хіміко-мінералогічного складу ґрунту і вмісту гумусу в ньому.

Оскільки у мінеральних ґрунтах позатропічних областей найчастіше переважають силікати й алюмосилікати (кварц, польові шпати, каолініт тощо), щільність яких коливається у межах 2,54–2,74 г/см³, то й щільність твердої фази малогумусних ґрунтів у верхніх горизонтах змінюється у межах від 2,50 до 2,65 г/см³. У глинистих ілювіальних горизонтах, як, наприклад, в ілювіальному горизонті підзолистих ґрунтів, а також у червоноземах, де зростає кількість залізистих сполук (лімоніт, бурий залізняк, гематит), щільність твердої фази ґрунту, як правило, зростає, досягаючи величин 2,70–2,75–2,80 г/см³. Навпаки, у багатогумусних ґрун­тах, наприклад, у звичайних і типових чорноземах, у перегнійно-акуму­лятивних горизонтах гірсько-лучних ґрунтів щільність твердої фази знижується до величин 2,4–2,3 г/см³ за рахунок значного вмісту органічної речовини (щільність гумусових речовин становить 1,43–1,62 г/см³).

Порівняно з іншими фізичними характеристиками ґрунту, щільність твердої фази коливається у вузьких межах і найменше піддається динаміці в часі. Ця особливість дає змогу віднести показник щільності твердої фази до основних фізичних “констант” ґрунту, хоча, звичайно, і ця величина в процесі вивітрювання гірських порід і ґрунтоутворення поступово змінюється.

Отже, показник щільності твердої фази опосередковано характеризує хімічний склад ґрунту. Він також необхідний для розрахунку швидкості падіння гранулометричних елементів різно­го розміру у стоячій воді під час гранулометричного аналізу та для розрахунку загальної шпаруватості ґрунту.

Щільність твердої фази мінералів і ґрунтів визначають за до­помогою різних методів: об’ємного методу з використанням рідин, методу важких рідин, пікнометричного методу, методу гідроста­тичного зважування в органічних рідинах, рентгенівського методу.

Пікнометричний метод визначення щільності твердої фази ґрунту найпоширеніший серед мінералогів і ґрунтознавців, незва­жаючи на клопітливість, пов’язану з його виконанням і не повністю задовільні результати. Визначають щільність твердої фази ґрунту за допомогою пікнометра, звідси і походить назва методу. Пікно­метр – мірний посуд, який дає змогу визначити об’єм рідини з високою точністю. Прикладом “грубого” пікнометра може служити проста мірна колба об’ємом 100 см³. У роботі найчастіше викорис­товують скляні, рідше – кварцові пікнометри різної форми та ємності. Для ґрунтових досліджень зазвичай використовують пікнометри об’ємом 100 і 50 см³; у геологічній практиці для звичайних мінералогічних цілей використовують пікнометри об’є­мом 2–5 см³, при визначенні щільності рідкісних мінералів вико­ристовують мікропікнометри об’ємом до 0,13 см³. Найзручнішими для ґрунтових досліджень є пікнометри об’ємом 100 см³, висота яких 8 см і діаметр – 4 см. Нешліфований масивний корок має тонкий капілярний отвір, через який видаляється надлишок рідини при наповненні та закриванні пікнометра. Це і забезпечує точність у роботі.

Принцип пікнометричного методу полягає в тому, що об’єм, який займає тверда фаза певної наважки ґрунту, визначається за кількістю рідини, витісненої цією наважкою з пікнометра. Для визначення щільності твердої фази незасолених ґрунтів викорис­товують дистильовану воду без розчиненого в ній повітря, а засолених, які містять легкорозчинних солей понад 0,5%, – непо-лярні рідини (бензол, бензин, толуол, ксилол, гас).