ПОЧВОВЕДЕНИЕ. Свойства почв

Удельное сопротивление почв. Прочностные свойства и оструктуривание почвы

Связность характеризует способность почвы оказывать сопротивление разрывающему усилию, стремящемуся разъединить механические элементы, т. е. определяет свойство взаимного сцепления частиц почв. Выражается она в кг/см2. Связность необходимо учитывать при оценке таких важных производственных характеристик почвы, как удельное сопротивление, сцепление. Этот показатель характеризует прочность структуры, что также важно знать при оценке мелиоративных характеристик почв.

Связность зависит от гранулометрического и минералогического состава почв, количества и состава клеюгцих компонентов, обменных оснований, содержания органического вещества, влажности. Обусловлена она явлениями адсорбции, когезии, цементации. Наибольшей связностью обладают почвы, имеющие в своей основе монтмориллонитовые глины. По мере облегчения гранулометрического состава почв и увеличения доли в них каолинита прочность структурных связей снижается, уменьшается и их связность.

Оструктуривание почв, увеличивая прочность отдельных агрегатов, в целом уменьшает связность почв, облегчает их обработку, оптимизирует развитие корневых систем. Увеличение концентрации электролитов в почвенном растворе способствует коагуляции и снижает связность почв. В то же время присутствие соды и увеличение доли натрия в почвенном поглощающем комплексе способствуют пептизации частиц и увеличению связности почв. Этим обусловлена высокая связность солонцов и многих слитых почв.

В наибольшей степени на связность почв оказывает влияние содержание в них воды. Монтмориллонитовые почвы при естественной влажности имеют связность порядка 10—50 кг/см2, при сильном иссушении она увеличивается до 200—250 кг/см2. Таким образом, максимальная связность характерна для сухих слитых почв. Связность в них определяется явлениями когезии — слипанием однородных по своей химической природе частиц за счет непосредственного взаимодействия их поверхностей, обусловленного энергией поверхностного натяжения при дегидратации.

Влияние органического вещества на связность почв двояко. Гумус увеличивает связность песчаных почв и снижает у глинистых за счет увеличения их агрегированности и снижения площади соприкосновения.

С прочностью сцепления почвенных частиц тесно связана твердость почв. Твердостью называется свойство почвы в естественном залегании сопротивляться сжатию и расклиниванию. Измеряется твердость при помощи твердомеров и выражается в кг/см2. При одной и той же плотности твердость ненабухающих почв в зависимости от влажности может существенно меняться.

Твердость почв обусловлена теми же характеристиками, что и связность (минералогией, дисперсностью, наличием электролитов, составом обменных оснований, содержанием гумуса, влажностью). Она оценивается уже при полевом описании. При этом выделяются следующие градации: рыхлая, рыхловатая, уплотненная, твердая, очень твердая почва.

Твердость почв изменяется в очень широких пределах: от 5 до 60 кг/см2 и выше (табл. 45). Самой большой твердостью в сухом состоянии характеризуются слитые почвы и солонцы. Оценивая твердость генетических горизонтов как наиболее твердые, можно выделить солонцовые, слитые, иллювиальные горизонты, плужную подошву, почвенные коры.

Твердость почв определяет тяговое усилие сельскохозяйственных орудий. Сила тяги, отнесенная к единице рабочей площади обрабатывающего орудия, называется удельным сопротивлением.

Удельное сопротивление почв резко повышается с уменьшением и увеличением их влажности, становясь минимальным в некотором оптимальном диапазоне влажности, характерном для каждой почвы ( 46).

При снижении влажности резко увеличивается твердость почв, растет их удельное сопротивление, увеличиваются энергетические затраты на обработку. При увеличении влажности увеличивается липкость почв, растет сила сцепления почвенных частиц с поверхностью обрабатывающих орудий, что также приводит к увеличению удельного сопротивления.

При повышенной влажности не происходит крошения почвы и образования агрономических ценных агрегатов, происходит заглыбление почв. Обработка сухих почв распыляет почву, что снижает их противоэрозионную стойкость и существенно ухудшает поверхностные свойства. Удельное сопротивление черноземов в диапазоне оптимальной влажности, по данным А. Ф. Пронина, колеблется в пределах 0,25—0,64 кг/см2 (табл. 46). Удельное сопротивление почв в естественных условиях имеет диапазон от 0,2 до 1,2 кг/см2.

Удельное сопротивление почв в диапазоне влажности 30—70% от общей влагоемкости находится в прямой зависимости от их твердости Это позволяет в расчетах использовать показатели твердости почв, так как определение удельного сопротивления довольно сложный процесс