Що таке фізичні властивості ґрунту?

Загальні фізичні властивості – це питома маса, об'ємна вага і пористість ґрунту. . Кеш

Яка основа властивості ґрунту?

Родючість ґрунту — його головна властивість. Це здатність забезпечувати рослини поживними речовинами для одержання високих урожаїв.

Яка відносна щільність мінеральних горизонтів?

Зазвичай щільність мінеральних горизонтів ґрунтів коливається в межах 2,4…2,8, а органогенних — від 1,4 до 1,8 (торф). Щільність верхніх гумусованих горизонтів ґрунтів в середньому дорівнює 2,5…2,6, нижніх — 2,6…2,7.

Фізичні властивості грунтів і порід

(d) – інтегрована щільність усіх компонентів твердої фази грунту (уламки гірських порід, новоутворені мінерали, органічні частки) або маса одиниці об'єму грунту без пор.

Верхні горизонти грунту мають меншу щільність, ніж нижні, тому що щільність гумусу становить 1,4-1,8, а щільність мінеральних компонентів – 2,3-3,3 г/см куб. Найвищою щільністю твердої фази володіють ілювіальні та солонцеві, найнижчою – торфові та тучні (сильногумусовані) горизонти. Для більшості грунтів щільність твердої фази складає 2,40-2,65 г/см куб, а для торф'яних – 1,4-1,8 г/см куб.

(ρ) – маса одиниці об'єму грунту в природному непорушеному й сухому стані.

Завдяки наявності пор, заповнених повітрям, щільність грунту значно менша, ніж щільність його твердої фази. Щільність грунту верхніх горизонтів становить 0,8-1,2 г/см куб, а нижніх – 1,3-1,6 г/см куб. Залежить ця величина від мінералогічного та гранулометричного складу грунту, його структури, вмісту органічної речовини, обробітку грунту. Оптимальна щільність становить 1,0-1,2 г/см куб, а коливається від 0,4 (торф) до 1,66 (ілювіальні горизонти).

В.В.Медведевым, Т.Є.Линдіною, Т.М.Лактіоновою (2001) узагальнені дані щодо щільності грунтів України (табл.5).

Дані досліджень свідчать, що інтенсивний обробіток є головною причиною широкого розповсюдження на Україні фізичної деградації грунтів – руйнування природної структури, появи брил і пилу, переущільнення і, як наслідок — підсилення водної і вітрової ерозії, погіршення водно-повітряного режиму, умов росту і розвитку кореневих систем рослин тощо. Головним напрямком боротьби з фізичною деградацією грунтів є мінімалізація їх обробітку.

(Р) – сумарний об'єм усіх пор між частками твердої фази одиниці об'єму грунту, виражений у процентах.

Її можна вирахувати за формулою:

де ρ – щільність грунту, г/см 3 ; d – щільність твердої фази, г/см 3 .

Пористість залежить від мінералогічного складу, структурності, життєдіяльності грунтової біоти (особливо фауни) та від обробки грунту сільськогосподарськими знаряддями. Пори в грунті утворюються між окремими механічними елементами й агрегатами та в середині агрегатів.
Важливою екологічною характеристикою грунту є пористість аерації, тобто об'єм пор, заповнених повітрям. Повітря заповнює пори, не зайняті водою. Цей показник залежить від багатьох факторів, але в першу чергу від гранулометричного складу та агрегованості. У піщаних едафотопах пористість аерації складає більше 25%, у суглинистих – 20-15%, а в глинистих – не більше 10% від загального об'єму грунту. Проте в глинистих грунтах на величину пористості аерації впливає ступінь агрегованості. У добре агрегованих грунтах з макроагрегатами крупнішими за 5 мм у діаметрі формується велика кількість макропор, що чудово дренують воду і залишаються заповненими повітрям майже увесь час. Пористість аерації в таких грунтах зростає до 20-30%.

Загальні фізичні властивості грунту залежать від мінералогічного, механічного і структурного складу. Так, гумусний горизонт структурного грунту (наприклад, чорнозему) має високу пористість (до 70%), а безструктурного глинистого грунту – значно меншу (<50%).

Фізико-механічні (реологічні) властивості грунту

Основними фізико-механічними (реологічними) властивостями грунту є

Усі вони залежать від умісту в грунті глинистих мінералів.

– здатність грунту змінювати свою форму під впливом будь-якої зовнішньої сили без порушення суцільності та зберігати свою форму після знешкодження впливу зовнішньої сили. Ця властивість зумовлена наявністю в грунті мулистої фракції.

Сухий грунт не володіє пластичністю. Пластичність зростає при збільшенні вмісту обмінного натрію та зменшується при насиченні грунту катіонами кальцію, магнію та гумусовими речовинами.

– здатність вологого грунту прилипати до інших тіл. Визначається силою, що треба прикласти для відриву металічної пластини від грунту, і виражається в г/см кв.

Залежить від тих же факторів, що і пластичність. Обмінні катіони та гумус на явище липкості впливають аналогічно.

– збільшення об'єму грунту при зволоженні. Зумовлене сорбцією вологи грунтовими частинками й гідратацією обмінних катіонів.

Залежить від мінералогічного складу та складу колоїдів і обмінних катіонів. Найвища здатність до набухання встановлена у грунтів, багатих на монтморилоніт та вермикуліт, найменша – у збагачених каолінітом. Сильно набухають грунти, насичені натрієм.

– зменшення об'єму грунту при його висиханні.

Усадка – явище, протилежне до набухання, тому залежить від тих же факторів. Сильна усадка призводить до утворення крупних тріщин, розриву кореневих систем, зростання випаровування з поверхні грунту. Пластичність, липкість, сильна усадка та набухання – негативні фізико-механічні властивості грунтів. До механічних властивостей грунтів належать також твердість, зв'язність і питомий опір.

Від гранулометричного складу та фізичних властивостей грунтів залежить система їх обробітку та особливості інших агротехнічних заходів, строки польових робіт, система удобрення, структура посівних площ тощо.

Мінералогічний, хімічний та гранулометричний склад грунтотворних порід мають великий вплив на географію та екологію грунтів. Цей вплив може проявлятись безпосередньо або опосередковано шляхом дії на інші фактори грунтоутворення. Прикладом безпосереднього впливу мінералогічного й хімічного складу може служити формування дерново-карбонатних грунтів у лісовій зоні, де суцільно розповсюджені кислі сильнопідзолисті грунти. Це пояснюється тим, що в породах, льодовикових суглинках, у значній мірі наявні уламки й валуни осадових вапняків. Наявність крупних мас кальциту нейтралізує кислі грунтові розчини, перешкоджає виносу елементів із грунту, тобто опідзоленню. У результаті на ділянках із вапняками формуються грунти не опідзолені, не вилугувані, що різко відрізняються від відповідних, утворених на льодовикових породах, у складі яких основними мінералами є кварц і силікати.

1. Охарактеризуйте основні первинні мінерали порід і грунтів.
2. Порівняйте різні види вивітрювання гірських порід.
3. Які мінерали називають вторинними й яка їх роль у грунтоутворенні та формуванні властивостей грунтів?
4. Дайте порівняльну характеристику основних грунтоутворюючих (материнських) порід.
5. Чим відрізняється мінералогічний склад осадових порід порівняно з магматичними?
6. Опишіть загальні фізичні властивості твердої фази грунтів.
7. Визначте причину фізичної деградації грунтів України та обгрунтуйте шляхи боротьби з цим негативним явищем.

При копіюванні інформації обов'язкові прямі посилання на сторінки сайту та авторів матеріалів.
Всі книги та статті є власністю їхніх авторів та служать виключно для ознайомлення.

Загальні фізичні властивості грунтів

Фізичні властивості грунту пов'язані з його дисперсністю (роздробленістю на окремі частки) і пористістю (ступенем примикання частинок грунту одна до одної). Завдяки дисперсності і пористості в грунтах можна виділити три фази - тверду, рідку та газоподібну, що знаходяться у взаємодії. Найменш рухома частина - тверда фаза грунту і особливо мінерали, більше рухливі - органічні речовини, ще більш динамічні - рідка і газоподібна фази. Тому фізичні властивості можуть бути розділені на основні (загальні фізичні, фізико-хімічні, водні, повітряні, теплові) і функціональні, пов'язані з різними режимами (водним, повітряним, тепловим). До числа загальних фізичних властивостей грунту відносять відносну щільність, об'ємну щільність і пористість.

Відносна щільність грунту - це відношення маси його твердої фази до маси води в тому ж обсязі при температурі +4°С. Величина відносної щільності грунтів залежить від щільності частинок мінералів, що входять до грунту, та їх співвідношення, а також від кількості органічної речовини. Зазвичай щільність мінеральних горизонтів грунтів коливається в межах 2,4-2,8, а органогенних - від 1,4 до 1,8 (торф). Щільність верхніх гумусованих горизонтів грунтів в середньому дорівнює 2,5-2,6, нижніх - 2,6-2,7.

Об'ємна щільність грунту - маса одиниці об'єму абсолютно сухого грунту, взятого у природному заляганні, виражена в г/см 3 . Щільність - одне з найважливіших властивостей, що визначають здатність грунту пропускати і утримувати вологу, повітря, чинити опір знаряддям обробітку грунту тощо. Густина залежить від типу рослинності, механічного і мінералогічного складів грунту (дисперсності), будови, оструктуреності і ступеня обробки грунтів.

Найменша об'ємна щільність зазвичай спостерігається у верхніх горизонтах грунтів, найбільша - в іллювіальних та глейових горизонтах. У добре оструктурених, пухких дерново-підзолистих грунтах найменша об'ємна щільність спостерігається в лісових підстилках - 0,15-0,40 г/см 3 , в гумусових горизонтах вона підвищується до 0,8-1,0, в підзолистих - до 1,4 - 1,45, іллювіальних-до 1,5-1,6 і в материнській породі - до 1,4-1,6 г/см 3 . Величина об'ємної щільності грунтів залежить від типу рослинності. Так, в гумусових горизонтах під зімкнутими ялинниками вона дорівнює 0,9-1,1, під березняками -1,0-1,3, під злаками - 1,2-1,4 г/см 3 .

Кожен вид рослин здатний підтримувати об'ємну щільність грунтів на тому чи іншому рівні, тобто в певному інтервалі величин. Найбільш сприятлива для рослинності величина об'ємної щільності верхніх горизонтів грунтів коливається в межах 0,95-1,15 г/см 3 . Граничною величиною характеризуються глейові горизонти грунтів з максимальною об'ємною щільністю 2,0 г/см 3 . Якщо об'ємна щільність грунтів дорівнює 1,6-1,7 г/см 3 , корені деревних порід практично в грунт не проникають (при щільності грунту 2,66-2,70 г/см3), а сільськогосподарські культури знижують урожай в 3-4 рази . Грунт вважають пухким, якщо об'ємна щільність гумусових горизонтів дорівнює 0,9-0,95, нормальним - при 0,95-1,15, ущільненим - при 1,15-1,25, та сильноущільненим - за величин понад 1,25 г/см 3 . Знаючи величину об'ємної щільності горизонту грунту, можна підрахувати запас будь-якої сполуки в грунті.

Пористість - сумарний обсяг усіх пір і проміжків між частинками твердої фази грунту. Її обчислюють за щільністю та об'ємною щільністю грунту і виражають у % обсягу грунту. Розрізняють декілька форм пористості, найголовнішими з них є капілярна і некапілярна. Капілярна пористість зазвичай вимірюється в лабораторних умовах і дорівнює кількості води, яка утримується у тонких капілярних проміжках між частинками твердої фази грунту. Звичайно чим більше глинистих часток, тим більша капілярна пористість. В оструктурених грунтах вода між грудочками стікає через великий розмір пор, а в самих грудочках утримується в капілярах. Різниця між загальною і капілярною пористістю становить некапілярна пористість.

Найбільша пористість (80-90%) спостерігається в лісових підстилках, трав'яній повсті, торфі, тобто органогенних горизонтах. У мінеральних гумусованих горизонтах вона дорівнює 55-65%, у верхніх безгумусних 45-55%, в нижніх горизонтах грунту може бути нижче 45%. Мінімальна пористість спостерігається в глейових горизонтах грунтів і дорівнює близько 30%.

Для розвитку кореневих систем деревних порід найкращі умови створюються при пористості грунтів у 55-65%; при пористості 35-40% коріння важко проникають у грунт, а при пористості глейових горизонтів грунт практично стає корененепроникним. Велике значення має некапілярна пористість. Для найбільш освоєних корінням горизонтів вона, як правило, становить більше 10%; при зниженні її до 3% нижні горизонти грунтів стають малодоступними для коренів. Некапілярна пористість забезпечує проникнення повітря в грунт - аерацію. Для нормального розвитку рослин важливо, щоб грунти мали високу капілярну пористість і пористість аерації не менше 20% обсягу грунту