Исследование физико-механических свойств почв: основные характеристики
Физико-механические свойства почв оказывают значительное влияние на многие процессы в земледелии. Их исследование помогает оптимизировать обработку почв, снизить энергозатраты и повысить урожайность сельскохозяйственных культур.
Основные физико-механические свойства почв
К основным физико-механическим свойствам почв относятся:
- Деформационные свойства: сжимаемость; просадочность; консолидация.
- Прочностные свойства: связность; твердость.
- Реологические свойства: вязкость; пластичность; тиксотропность.
Также к важным физико-механическим характеристикам почв относятся набухание, усадка и липкость.
Рассмотрим некоторые из этих свойств подробнее.
Сжимаемость
Сжимаемость - это способность почвы уменьшать свой объем под внешним давлением, например, при воздействии сельскохозяйственной техники. При сжимании почвы уменьшается ее пористость, что приводит к ухудшению водопроницаемости и затруднению прорастания корней растений.
Набухание и усадка
Набухание почвы - это увеличение ее объема при увлажнении, обусловленное образованием водных оболочек вокруг почвенных частиц. Усадка - обратный процесс уменьшения объема почвы при подсыхании, что может вызывать образование трещин.
Глинистые почвы больше подвержены набуханию и усадке по сравнению с песчаными. Также склонность к набуханию повышается при преобладании в почве одновалентных катионов (натрия).
Липкость
Липкость почвы проявляется в ее способности прилипать к разным поверхностям. При увлажнении она возрастает, что влияет на качество обработки почвы и работу сельскохозяйственных машин. Наибольшей липкостью обладают глины, наименьшей - пески.
Твердость
Твердость почвы характеризует сопротивление проникновению в нее каких-либо предметов под давлением. Она зависит от гранулометрического и минералогического состава, влажности почвы.
Высокая твердость создает неблагоприятные условия для развития растений и повышает энергозатраты на обработку почвы.
Факторы, влияющие на физико-механические свойства почв
На физико-механические характеристики почв влияют следующие факторы:
- гранулометрический и минералогический состав;
- содержание гумуса;
- структура почвы;
- влажность;
- плотность;
- состав поглощенных оснований;
- агротехнические приемы обработки.
Рассмотрим подробнее влияние некоторых из этих факторов.
Влияние гранулометрического состава
Гранулометрический состав оказывает определяющее воздействие на большинство физико-механических свойств.
Глинистые почвы характеризуются высокой связностью, пластичностью, липкостью и набуханием. Песчаные почвы, напротив, обладают низкими значениями этих показателей.
Суглинистые и супесчаные почвы занимают промежуточное положение.
Роль органического вещества
Гумус существенно влияет на физико-механические свойства почвы и может как улучшать, так и ухудшать эти характеристики.
- На легких почвах гумус повышает связность, снижая эрозионные процессы.
- На тяжелых глинистых почвах органика ослабляет связность, уменьшая их липкость и пластичность.
Таким образом, гумус оказывает двоякое воздействие на физико-механические свойства почв в зависимости от их гранулометрического состава.
Методы исследования физико-механических свойств почв
Для исследования физико-механических характеристик почв применяются как лабораторные, так и полевые методы.
Сжимаемость почвы оценивают с помощью прибора, имитирующего давление на почву рабочих органов сельскохозяйственной техники. Почвенные образцы подвергают определенным нагрузкам и фиксируют изменение их объема.
Исследование пластичности и липкости
Для характеристики пластичности и липкости почв применяют стандартные лабораторные методы с использованием специальных приборов и шкал.
Например, для оценки липкости измеряют усилие, необходимое для отрыва от почвы стандартной пластины, прижатой к образцу с определенным давлением.
Измерение твердости
В полевых условиях твердость почвы можно оценить с помощью переносных твердомеров различных модификаций, позволяющих определить глубину погружения стандартного конуса под действием постоянной нагрузки за заданное время.
Значение физико-механических свойств почв в сельском хозяйстве
Комплекс физико-механических характеристик почв имеет важнейшее агрономическое значение.
В частности, эти показатели позволяют:
- оптимизировать процессы обработки почв;
- определить сроки проведения полевых работ;
- подобрать необходимую сельхозтехнику;
- спрогнозировать энергозатраты;
- оценить эффективность различных мелиоративных мероприятий.
Кроме того, физико-механические свойства оказывают существенное влияние на рост и развитие сельскохозяйственных культур.
Влияние на процессы обработки почв
Физико-механические свойства почв определяют особенности их обработки.
- Почвы с оптимальными значениями связности, пластичности и липкости лучше поддаются механической обработке.
- Высокая твердость и сжимаемость почв создают дополнительные трудности для вспашки, боронования, культивации.
- Склонность к набуханию и усадке может приводить к разрушению почвенной структуры при обработке.
Таким образом, знание физико-механических особенностей позволяет выбрать оптимальные приемы обработки для конкретных почвенных разностей.
Определение оптимальных сроков обработки
Сроки обработки почв тесно связаны с их физической спелостью, которая определяется комплексом физико-механических показателей.
Наилучшие условия для механизированной обработки складываются при оптимальном сочетании влажности, твердости, липкости и пластичности почв.
Учет этих характеристик позволяет спрогнозировать наступление физической спелости почв и выбрать лучшие агротехнические сроки для проведения тех или иных операций (вспашки, боронования, посева и др.).
Влияние на подбор сельхозтехники
Параметры сельскохозяйственных машин и орудий (мощность, тяговое усилие, давление на почву и др.) напрямую зависят от физико-механических характеристик обрабатываемых почв.
Учет этих свойств необходим для обоснованного выбора оптимальных технических средств, которые обеспечат качественную обработку почвы при минимальных энергозатратах.