Ґрунтознавство

 

До фізичних властивостей ґрунту належать структура, водяні, повітряні, теплові, загальні фізичні і фізико – механічні властивості. Їх величини, динаміка визначаються складом, співвідношенням, взаємодією і динамікою твердої, рідкої, газоподібної і живої фаз ґрунту.

Фізичні властивості впливають на розвиток ґрунтотворного процесу, родючість ґрунту і розвиток рослин.

Щільність твердої фази ґрунту – відношення маси її твердої фази до маси води у тому ж об’єму при 4 °С. Її величина визначається співвідношенням у ґрунті компонентів органічних і мінеральних частин ґрунту. Для органічних речовин (сухий опад рослин, торф, гумус) щільність твердої фази коливається від 0, 2 – 0, 5 до 1, 0 – 1, 4, а для мінеральних сполук – від 2, 1 – 2, 5 до 4, 0 – 5, 18 г/см3. Для мінеральних горизонтів більшості ґрунтів щільність твердої фази коливається від 2, 4 до 2, 65 г/см³, для торф'яних горизонтів – від 1, 4 до 1, 8 г/см³.

Щільність ґрунту – маса одиниця об'єму абсолютно сухого ґрунту, узятої у природній будові. Так само як і щільність твердої фази її виражають у г/см³. Щільність ґрунту залежить від мінералогічного і механічного складу, структури ґрунту і вмісту органічної речовини. Великий вплив на щільність справляє обробка ґрунту і вплив сільськогосподарської техніки. Щільність ґрунту впливає на поглинання вологи, газообмін у ґрунті, розвиток кореневих систем рослин, інтенсивність мікробіологічних процесів.

Пористість (шпаруватість) ґрунту – сумарний обсяг усіх пір між частками твердої фази ґрунту. Виражають у відсотках від загального обсягу ґрунту й обчисляють за показниками щільності ґрунту (dv) і щільності твердої фази (d) :

Рзаг = (1 – dv / d) • 100.

Пористість залежить від механічного складу, структурності, діяльності горизонтів, вмісту органічної речовини.

Пори в ґрунті утворюються між окремими механічним елементами, агрегатами, усередині агрегатів. Розрізняють загальну пористість, капілярну і некапілярну. Пори можуть бути заповнені водою і повітрям. Тому також розрізняють пори, зайняті рихлозв’язаною водою, заповнені міцнозв’язаною водою і зайняті повітрям (пори аерації).

Некапілярні пори забезпечують водопроникність, повітрообмін; капілярна пористість створює водоутримуючу здатність ґрунту, тобто від її значення залежить запас доступної для рослин вологи.

Для створення стійкого запасу вологи в ґрунті при одночасному доброму повітрообміні (аерації) необхідно, щоб некапілярна пористість складала 55-65% загальної пористості. Якщо вона менше 50%, то це призводить до погіршення повітрообміну і може викликати розвиток анаеробних процесів у ґрунті.

Загальна пористість має найвищі показники у верхніх горизонтах (у середньому біля 50-55%) і помітно знижується в нижчих. Вона вище в суглинних і глинистих ґрунтах.

Пластичність – здатність ґрунту змінювати свою форму під впливом якої-небудь зовнішньої сили без порушення суцільності і зберігати додану форму після усунення цієї сили. Пластичність обумовлена мулистою фракцією і залежить від вологості ґрунту. Сухий ґрунт пластичності не має, надлишково зволожена також втрачає пластичність. У залежності від вологості ґрунту розрізняють (за Аттербергом) такі константи пластичності:

• верхня границя пластичності, або границя текучості, – вагова вологість, при якій стандартний конус під дією власної маси (76 г) занурюється в ґрунт на глибину 10см;
• нижня границя пластичності, або границя розкочування, – вагова вологість, при якій зразок ґрунту можна розкотити у шнур діаметром 3 мм без утворення у ньому розривів;
• число пластичності – різниця між показниками верхньої і нижньої границь пластичності.

Найвище число пластичності (більш 17) мають глинисті ґрунти;

• суглинкові – 7-17;
• супіскові – менше 7;
• піски не мають пластичність – число пластичності близько до 0.

Якісний склад мулистої фракції істотно впливає на пластичність – при низькому співвідношенні SiО: R2O3 у мулі пластичність виявляється у більшому ступені. При збільшенні вмісту обмінного натрію пластичність зростає, а при насиченні ґрунту катіонами кальцію і магнію і збільшенні вмісту гумусу – знижується.

Липкість (прилипання) – властивість вологого ґрунту прилипати до інших тіл. Липкість негативно впливає на технологічні властивості ґрунту. Липкість визначається силою, яка потрібна для відриву металевої пластинки від ґрунту, і виражається в г/см². Виявляється при деякій найменшій вологості, збільшуючись одночасно з нею, а потім починає зменшуватися. Прилипання залежить від механічного складу: воно найбільше у глинистих і найменше – у піщаних ґрунтів, має аналогічну з описаною для пластичності залежність від складу обмінних катіонів і гумусності ґрунту. За липкістю ґрунти підрозділяють: на гранично в’язкі (> 15 г/см²), сильнов’язкі (5-15), середньов’язкі (2-5) і слабов’язкі (< 2 г/см²).

Набрякання – збільшення обсягу ґрунту при зволоженні. Воно обумовлене сорбцією вологи ґрунтовими частками і гідратацією обмінних катіонів і залежить від вмісту і складу ґрунтових колоїдів і обмінних катіонів. Найбільше набрякають мінерали з гратками, що розширюються – монтморилоніт і вермикуліт, найменше – мінерали групи каолініту. Підвищенню набрякання сприяє насичення ґрунту іоном натрію. Значним набряканням характеризуються органічні колоїди. Тому найбільше набрякання мають глинисті ґрунти з монтморилонітовим складом глинистих мінералів. Високим набряканням відрізняються солонцеві ґрунти. Набрякання – негативна властивість ґрунтів, тому що при значному набряканні може відбуватися руйнування ґрунтових агрегатів. Виражається в об'ємних відсотках від вихідного об’єму ґрунту.

Усадка – скорочення об’єму ґрунту при висиханні. Це