Плотность почвы

– это интегрированная плотность всех компонентов ее твердой фазы – различных минералов и органических веществ.

Степени плотности почв в сухом состоянии:

1). Рассыпчатое сложение – почва обладает сыпучестью, отдельные частицы не сцементированы между собой.

2). Рыхлое сложение – лопата легко входит в почву на полный «штык», почва хорошо оструктурена, но структурные агрегаты плохо сцементированы между собой.

3). Уплотненное сложение – лопата легко входит в почву на «полштыка», нож легко входит в стенку разреза, почва рассыпается на структурные и механические составляющие, во влажном состоянии обладает слабой связанностью.

4). Плотное сложение – лопата или нож с трудом входят в почву на глубину 4-5 см, почва с трудом разламывается руками; в сухом состоянии монолитна, выбивается крупными глыбами, во влажном состоянии – вязкая масса.

5). Очень плотное (слитое) сложение – почти не поддается копанию лопатой (входит в почву не глубже 1 см), нужны лом, кирка. В сухом состоянии монолитна, крупноглыбиста, нож не входит в стенку разреза, во влажном состоянии очень вязкая и упругая.

Сложение почв зависит от ее механического и химического состава и от ее влажности. Это свойство имеет большое практическое значение в сельском хозяйстве и характеризует ее с точки зрения трудности обработки.

В пределах почвенного профиля сложение почвы (т.е. ее плотность и порозность) может сильно изменяться. Верхнему гумусово-аккумулятивному горизонту чаще всего бывает присуще рыхлое сложение и большая меж- и внутриструктурная порозность. Сложение иллювиального горизонта, как правило, более плотное, трещиноватое.

19. Порозность (пористость) — одна из характеристик сложения почвы — совокупность почвенных пор, отличающихся друг от друга размерами и пространственной конфигурацией. Характер порозности обуславливается физическими и физико-химическими процессами, протекающими в почве: растрескиванием её под действием увлажнения-высыхания, нагрева-охлаждения, набухания-сжатия; передвижением жидкой фазой и деятельностью живой фазы, выщелачиванием и выносом различных химических соединений в нижележащие горизонты. Степень порозности также зависит отпочвенной структуры, гранулометрического состава и содержания гумуса.

Так как любая почва характеризуется определённой степенью агрегатированности, выделяются следующие типы порозности:

• интраагрегатная (внутриагрегатная)

• интерагрегатная (межагрегатная)

• трансагрегатная (внеагрегатная)

Соответственно, наиболее мелкие поры будут располагаться внутри агрегатов, а крупные — вне их.

Порозность убывает вниз по почвенному профилю, однако иллювиальные (B) горизонты зачастую имеют меньшую порозность, чем материнская порода.

Порозность почвы.

Почвенные частички и структурные элементы, входящие в состав почвы, прилегают друг к другу не всеми своими плоскостями, а лишь отдельными точками или гранями, вследствие чего сама почва приобретает характер пористого тела, пронизанного целой системой трещин, пор, ячеек, пустот. Общий объем всех этих воздушных пор, полостей, трещин и пр. в определенном объеме почвы называют порозностью или скважностью почвы. Суммарный объем почвенных пор составляет от 25 до 60% объема почвы.

На порозность почвы большое влияние оказывает, прежде всего, структурное строение почвы: чем почвы структурнее, тем общая порозность больше (поскольку, помимо заключенных в комках пор, эти почвы имеют промежутки, находящиеся между структурными отдельностями). Всякое разрушение почвенной структуры, могущее произойти в результате воздействия на почву природных факторов или вследствие неправильной обработки почв, ведет за собой уменьшение общей порозности почвы. Заметное влияние на порозность почв оказывает также органическое вещество почв: чем органического вещества больше, тем больше порозность (так, например, порозность песка около 30%, а торфа – около 85%). Порозность заметно меняется в зависимости от глубины почвенного слоя: в верхних слоях она больше, в нижних – меньше. Объясняется это большим содержанием гумуса и лучшей структурой верхних горизонтов, большим воздействием на верхние слои почвы корней растений и роющих животных, а также меньшим давлением вышележащих слоев.

Поскольку воздух в почве находится в той части пор, которая не занята водой, то становитсяочевидным, что, чем выше влажность почвы, тем меньше в ней воздуха, необходимого для дыхания корней и жизнедеятельности аэробных микроорганизмов. Принято считать, что при 15% содержания воздуха в почве снабжение корней растений и микроорганизмов кислородом воздуха затруднено, а при содержании 8% и ниже снабжение кислородом прекращается, корни у мезофитов начинают отмирать, развиваются процессы оглеения грунта (И. К. Блинцов, К. Л. Забелло).

Корневые волоски не проникают в поры диаметром менее 10 мкм, а поры диаметром менее 3 мкм делаются недоступными даже для микроорганизмов (Н. А. Качинский).

С увеличением ожелезненности и оглиненности горизонтов, давления верхних толщ, при отсутствии гумуса снижается общая порозность почвогрунта, уменьшается размер активных пор, в которых размещаются вода, воздух и корневые системы растений. Большая доля мелких пор в общей скважности почв и грунтов, особенно мелкозернистых, нередко и определяет невозможность проникновения корней в глубокие горизонты почв и грунтов.

18. Липкостью Почвы называют способность ее частиц прилипать к рабочим органам почвообрабатывающих машин и орудий, а также склеиваться между собой. Она влияет на тяговое сопротивление, качество обработки почвы.

Величина липкости зависит от механического состава почвы, состава поглощенных катионов, структуры, влажности. С ухудшением структуры липкость почвы увеличивается.

Липкость начинает проявляться в структурных почвах при влажности 60—70% полной влагоемкости. На распыленных почвах она проявляется при более низкой влажности.

Липкость — свойство влажной почвы прилипать к другим телам, в том числе к поверхности сельскохозяйственных орудий; она измеряется нагрузкой в 9,8 Па, необходимой для отрыва металлической пластинки от влажной почвы. Липкость зависит от механического состава почв, оструктуренностн, количества органического вещества, насыщенности почв различными катионами. Почвы супесчаные и песчаные, оструктуренные, богатые органикой имеют меньшую липкость. По липкости почвы делятся на предельно липкие (>147 Па), сильно вязкие (49,0—147 Па), средние (19,6—49,0 Па), слабо вязкие (19,6 Па).

^ Липкость грунта проявляется при влажности, большей, чем Wm; наибольшего значения она достигает у глинистых грунтов. Липкость глин растет с увеличением внешнего давления и уменьшением влажности, ее максимальное значение в большинстве случаев достигается при максимальной молекулярной влагоемкости. Липкость грунта зависит от категорий воды, содержащейся в грунте, особенностей его химико-минеральной части, площади контакта грунта с предметом и др. Величина липкости глинистых грунтов при определенном соотношении их особенностей с внешними факторами может достигать 0,02—0,05 МПа. Поэтому липкость грунта является одним из факторов, определяющих условия работы ковшов, дорожных и почвообрабатывающих машин. Прилипание грунта к поверхности землеройных и транспортных машин и механизмов вызывает снижение их производительности при выполнении вскрышных работ на карьерах, при разработке котлованов и т.д.

17. Усадка почвы — сжатие п. или грунта при изменении влажности и действии других факторов. Характеризуется объемными и линейными деформациями. Если деформации полностью не восстанавливаются, то необратимая их часть характеризует остаточную величину У. п.

Под усадкой почвы или грунта понимают уменьшение объема их при высыхании. Предел усадки соответствует полному удалению воды из почвы и переходу из полутвердой в твердую консистенцию. Усадка зависит от тех же факторов, что и набухание. Причинами уменьшения объема грунтов при их обезвоживании является уменьшение толщины водных пленок вокруг частиц, постепенное сближение частиц и преобразование при этом коагуляционных контактов в точечные или переходные. За счет этого объем грунта и его пористость постепенно уменьшаются. Усадку почв и грунтов характеризуют следующими показателями: относительной линейной усадкой (εsh); относительной объемной усадкой (bsh); влажностью на пределе усадки (wsh); коэффициентом усадки (βsh). Относительной линейной усадкой (εsh) называется отношение абсолютной линейной деформации усадки образца (Δh) по высоте к его начальной высоте, измеряется в % или долях единицы.

Относительной объемной усадкой (bsh) называется отношение абсолютной объемной деформации усадки образца (ΔV) к его начальному объему (V0); измеряется в % или долях единицы.

Влажностью на пределе усадки (wsh) называется такая влажность почвы, ниже которой усадки ее не происходит; измеряется в % или доля единицы. Формирование усадки почвы или грунта по мере его обезвоживания во времени является стадийным процессом. Выделяют четыре этапа усадки, отличающиеся друг от друга, как интенсивностью усадки, так и степенью и характером обезвоживания грунтов. Стадия структурной усадки (рис. XVI.27, участок I). В самый ранний период дегидратации почвы при полном водонасыщении происходит потеря воды при осушении крупных пор, но изменение объема порового пространства (ΔV) к изменению влажности (ΔW) невелико, ΔV/ΔW « 1. Вода выходит из крупных пор, а структура почвы, объем ее порового пространства изменяется мало.

Определение усадки почвы

Сжатие почвы при изменении влажности и действии других факторов называется усадкой почвы. Она характеризуется линейными и объемными деформациями.

Образец измельченной в ступке и просеянной через сито с отверстиями 1 мм воздушно-сухой почвы доводят до влажности, соответствующей верхнему пределу пластичности, и переносят в специальную формочку размером 5x3x2 см (рис. 18). Стенки формочки предварительно смазывают вазелином. Поверхность почвы в формочке выравнивают и прочерчивают по диагонали неглубокие бороздки. После этого почву подсушивают на воздухе до отставания почвы от стенок формочки и затем высушивают до постоянной массы в термостате при температуре 105°С.

Рис. 18. Внешний вид аппаратуры для определения усадки почвы,

Измерив объем почвы до (V1) и после (V2) высушивания и длину диагоналей соответственно D2 и D2, линейную  и объемную усадку определяют по формулам:

Записи при определении усадки почвы ведут по следующей форме:

 25. Усадка грунта. Усадкой грунта называется уменьшение его объема в результате удаления воды при высыхании или под влиянием физико-химических процессов (осмос и др. ). В результате усадки грунт становится плотнее и после высыхания — даже твердым. Уплотнение глинистого грунта при усадке увеличивает его сопротивление деформациям, но наличие трещин, обычно сопровождающих усадку, повышает водопроницаемость и уменьшает устойчивость поверхностного слоя грунта в откосах. В условиях сухого и жаркого климата усадочные трещины разбивают массив глинистого грунта на глубину до 7—8 м и больше.В максимальной степени усадка проявляется в глинах; другим связным породам она свойственна меньше. 

16. Твердость почвы — способность сопротивляться сжатию и расклиниванию. Измеряется с помощью твердомеров и выражается в Па. Твердость почвы зависит от механического состава, состава насыщающих почву катионов и влажности. По мере увлажнения почвы ее твердость уменьшается, при насыщении одновалентными металлами — увеличивается, малогумусиые почвы тверже гумусовых, оструктуренные почвы менее тверды, чем неоструктуренные. Твердость может быть использована при определении необходимой силы тяги при обработке почвы по формуле P = ka6, где k — удельное сопротивление почвы, меняющееся от 29,42 до 88,25 Па при влажности от 30 до 70% от полной влагоем-кости, оно находится в прямой зависимости от твердости почв, что позволяет ограничиваться определением твердости; а — глубина пахоты, см; б — ширина захвата плуга, см.

Твердость —свойство почвы в естественном сложении сопротивляться сжатию и расклиниванию. Твердость почвы оказывает механическое сопротивление развивающейся корневой системе растений, часто обусловливает снижение всхожести семян, влияет на водный, воздушный и тепловой режимы почвы, тяговые сопротивлении почвообрабатывающих машин и орудий.

Твердость почвы выражают в кг/см², измеряют с помощью приборов, называемых твердомерами. Создан ряд приборов, в которых твердость почвы определяют с помощью падающих, нажимных, ручных зондов и т. п.

Твердомер ВИСХОМ сложен по устройству и в обращении, но позволяет получить данные твердости почвы на разных глубинах.

Прибор состоит из трубчатой стойки 1, укрепленной на опорной плите, подвижной каретки 2, лентопротяжного механизма 3 с самопишущим устройством 4 и штока со сменными плунжерами 5 (рис. 21). К при бору прилагаются три пары сменных пружин усилием 25, 50 и 100 кг. Каждая из пружин имеет свою тариро-вочиую таблицу, по которой строят тарировочную кривую твердомера для соответствующей пары пружин и в процессе эксплуатации прибора периодически производят их проверку.

Прибор устанавливают на подготовленную площадку. Два человека, масса которых превышает суммарную жесткость пружин, становятся на деревянную платформу. Вращением рукоятки (один оборот в секунду) погружают плунжер в почву на заданную глубину. Для извлечения плунжера рукоятку вращают в обратную сторону.

ТВЕРДОСТЬ ПОЧВЫ, свойство почвы сопротивляться сжатию и расклиниванию. Выражается в кгс/см². Измеряется с помощью твердомеров. Т. п. определяет степень ее уплотненности и агрономических пригодность для возделывания с.-х. культур. Она зависит от гранулометрического состава почвы (на тяжелых глинистых почвах достигает 150—180 кгс/см²), ее структуры (распыленная почва при высыхании оказывает значительно большее механич. сопротивление, чем комковато-зернистая), увлажненности (по мере уменьшения влажности твердость возрастает), состава поглощенных оснований (у черноземов, насыщенных кальцием, она в 10—15 раз меньше, чем у солонцов) и от количества органических веществ (хорошо гумусированные почвы имеют меньшую твердость, чем малогумусные). Твердость определяет технологических характеристику почвы, т.е. ее сопротивление обработке (при оптимальной влажности почвы сопротивление находится в прямой зависимости от твердости). Высокая Т. п. — признак плохих физико-химических и агрофизических свойств почв. При этом требуются большие затраты энергии на обработку, затрудняется прорастание семян, корни плохо проникают в почву. От Т. п. зависит развитие виноградных растений. На изменение Т. п. реагирует, в первую очередь, корневая система винограда. Длина корней и их масса меньше в более твердой почве. Установлено, что резкое уменьшение массы корней винограда наблюдается при твердости, равной 40—50 кгс/см²; они прекращают свое развитие при твердости более 50 кгс/см². Т. п. играет определенную роль также в формировании величины урожая и качества винограда. Доказана обратная корреляционная зависимость урожая и содержания сахара в ягодах винограда и прямая зависимость содержания в них кислот от Т. п. Она учитывается при картировании почв для правильного размещения сортов винограда на участке.

15. Связность — способность почв оказывать сопротивление разрывающему усилию. Она обусловлена силами сцепления между частицами и зависит от состава коллоидов и катионов. Наиболее связными являются глины, малооструктуренные почвы, насыщенные одновалентными катионами. Связность измеряется в Па при испытании образцов на сдвиг, разрыв, изгиб, раздавливание. В легких почвах органическое вещество и некоторая влажность увеличивают связность, в суглинистых, наоборот, уменьшают. Связность почвы влияет на качество обработки и сопротивление воздействию машин и орудий.

СВЯЗНОСТЬ ПОЧВЫ, способность почвы сопротивляться внешнему усилию, стремящемуся разъединить почвенные частицы.

Выражается в кгс/см² (в системе СИ в МПа. 1 кгс/см²=0,1 МПа). Вызывается силами сцепления между частицами почвы. Степень сцепления последних обусловена гранулометрич. и минералогич. составом, структурным состоянием, влажностью почвы и характером ее с.-х. использования. В гранулометрическом ряду степень С. п. увеличивается от песчаных к тяжелоглинистым разновидностям. Она также возрастает с увеличением содержания набухающих глинистых минералов типа монтмориллонита или смектита. Снижается СВЯЗНОСТЬ ПОЧВЫ при увеличении влажности почвы. СВЯЗНОСТЬ ПОЧВЫ в значит, мере определяется твёрдость почвы, что имеет значение при возделывании винограда.

14. Структура почвы — размер и форма почвенных агрегатов (естественная сложная почвенная отдельность, образовавшаяся из микроагрегатов или элементарных почвенных частиц в результате их слипания и склеивания под влиянием физических, химических, физико-химических и биологических процессов). Примеры:

• комковатая структура означает округлые почвенные комочки размером несколько миллиметров в поперечнике

• призматическая структура — комочки вытянуты в вертикальной плоскости с выраженными рёбрами и гранями, размером в несколько сантиметров.

Структура почвы неразрывно связана с ее составом и содержанием в ней гумуса (перегноя). Это влияет на степень биологической активности фауны почвы, способности поглощать и держать влагу, проводить ее по капиллярам из нижних слоев к верхним, ее способность к теплообмену и проницаемости для воздуха.

Если давать какое то определение “что такое структура почвы”, то лучше всего подойдет я, думаю, такое – структура почвы это множество твердых частиц и пространств между ними, заполненных воздухом и водой, и их пространственное расположение. Причем твердые частицы и пространственные пустоты в идеальном случае должны процентно составлять 50 на 50.

Основную часть почвы составляют минеральные частицы, остальная часть (10%) – органическая составляющая, которая представляет собой гумус и почвенные организмы, которые в нем обитают. Остальное – это те самые пустоты, заполненные водой и воздухом.

Вся классификация почв основывается на процентном содержании в ней минеральных и органических веществ. Напримерпесчаные и суглинистые почвы, в которых большой процент содержания составляет песок обладают большой степенью воздухо– и влагопроницаемости. Это объясняется тем что песок составляют достаточно крупные частицы до 2 мм, которые и обеспечивают значительные пространства в структуре почвы.

С глинистыми почвами все наоборот. Там частицы очень малы и составляют по величине около 0,003 мм. Они заполняют почти весь объем почвенного пространства, образуя очень плотную структуру. Поэтому глинистые почвы крайне неблагоприятны  для земледельческих работ и характеризуются низкой воздухо- и влагопроницаемостью, медленно прогреваются и склонны к образованию застойных процессов. Т.е. фактически в ней сильно ограничивается активность микроорганизмов, а это значит что почва будет малонасыщена питательными веществами. Особенно хорошо проявляется слитность структуры такой почвы после увлажнения. Это хорошо знают те, кто был свидетелем рытья колодца, когда с какого то момента из него начинают выгребать сплошную глину. Так вот, если вовремя не разобраться с кучей вытащенной глины и не засыпать ею какие-нибудь ямы, эта глина превращается в бетонный памятник, который возьмет только отбойный молоток.

1. Землепользование - форма распоряжения землей с целью извлечения из земли полезных свойств или дохода путем:

• свободного хозяйствования;

• рациональной организации территории;

• защиты земель от процессов разрушения и загрязнения;

• использования имеющихся на участке общераспространенных полезных ископаемых.

Порядок землепользования определяется соответствующим законодательством.

Еще один вариант толкования термина землепользование – это хозяйственное использование земли, пребывающей в личной или общественной собственности. В трудовых хозяйствах землепользование отождествляется с землевладением

Часто землепользование касается не собственной земли, а находящейся в собственности других лиц (землевладельцев, государства, союзов, церкви и т.д.). Тогда право на землепользование вытекает из закона, местного обычая или договора

9. В результате процессов выветривания плотные горные породы превращаются в рыхлую массу, состоящую из частиц различного размера, которые называются механическими элементами. Механические элементы, близкие по размерам, объединяются во фракции. Совокупность механических фракций представляет механический состав почвы.

Группировка механических элементов по размерам называется классификацией механических элементов. В нашей стране у почвоведов широко применяется классификация проф. Н. А. Качинского (табл. 1).

Таблица 1. Классификация механических элементов почв (Н. А. Качинский, 1958)

Название механических элементов	Размер механических элементов в мм
Камни	> 3
Гравий	3-1
Песок крупный	1-0,5
Песок средний	0,5-0,25
Песок мелкий	0,25-0,05
Пыль крупная	0,05-0,01
Пыль средняя	0,01-0,005
Пыль мелкая	0,005-0,001
Ил грубый	0,001-0,0005
Ил тонкий	0,0005-0,0001
Коллоиды	< 0,0001
Физическая глина	< 0,01
Физический песок	> 0,01

По преобладанию частиц той или иной крупности почвы относят к песчаным, суглинистым, глинистым разновидностям и т.д. В почвоведении принята классификация почв по механическому составу, разработанная Н. А. Качинским, по которой все почвы подразделяются на категории в зависимости от содержания в них физической глины, т. е. частиц размером менее 0,01 мм (табл. 2).

Механический состав является очень важным свойством почвы, по которому изучаемая почва относится к той или иной разновидности. Определение механического состава почвы по горизонтам играет большую роль при изучении генезиса (происхождения) почвы, так как механический состав зависит не только от состава материнской породы, но и от процессов почвообразования, происходящих в почве.

Распределение илистой фракции по профилю почвы является хорошим показателем наличия процессов образования вторичных глинистых минералов (т. е. оглинения почвы). В горизонтах оглинения увеличивается содержание илистых частиц по сравнению с их содержанием в почвообразующей породе, что дает основание для выделения метаморфических горизонтов в почвенном профиле. Характер распределения илистой фракции в почве указывает в некоторой степени на интенсивность и качественную направленность процессов почвообразования.

Механический состав почвы является важной характеристикой, необходимой для определения производственной ценности почвы, ее плодородия, способов обработки и т. д. От механического состава почвы зависят почти все физические и физико-механические свойства почвы: влагоемкость, водопроницаемость, порозность, воздушный и тепловой режим, водоподъемная сила и др. В полевых условиях при определенных навыках механический состав можно определить и без специального оборудования, так как почвы различного механического состава отличаются некоторыми механическими свойствами, которые нетрудно определить в поле.

Механический состав почвы - процентное содержание частиц того или иного размера. В настоящее время в разных странах существуют различные системы классификации частиц по фракциям. В. Сибирцев сделал сводку существующих в настоящее время   систем   классификации.   Почву можно классифицировать по содержанию «физических глин» (частицы диаметром меньше 0,01 мм).

Механический состав почвы имеет огромное значение в жизни почвы. От него зависит влагоемкость, водопроницаемость, водоподъемная способность, пористость, воздушный и тепловой режим.

Глинистые почвы плохо пропускают влагу и поэтому обладают высокой влагоемкостью и плохой водоотдачей. Благодаря большой плотности они плохо проветриваются, плохо нагреваются (холодные почвы) и к тому же плохо обрабатываются. Глинистые почвы богаты зольными отложениями, т. е. содержат много солей.

Песчаные и супесчаные почвы в большинстве своем бесструктурны, обладают хорошей водопроницаемостью и благоприятным воздушным и тепловым режимом, но в то же время бедны гумусом и зольными веществами, быстро истощаются. Наиболее благоприятными следует считать суглинистые почвы.