Тихоненко Д.Г., Дегтярьов В.В. та ін. Практикум з грунтознавства

Подождите немного. Документ загружается.

121

Фізичні показники ґр

нт

ипадку після 10—12-годинного змочування ґрунту у пікнометр нали-

ають дистильован

вод

до половини об’єм

і ставлять його на піщан

баню або на етернитову плитку. При цьому необхідно слідкувати за пік-

нометрами і не доп

скати б

рхливого кипіння

ісля кип’ятіння протягом години пікнометр та його вміст охоло-

джують і доливають водою доверху. Подальші операції ті ж, що і при

икористанні розрідження

ільність твердої фази ґрунту обчислюють за формулою

d =

⋅+

⋅

)100(

100

(

— щільність твердої фази ґрунту, г/см

;

— маса повітряно-сухого ґрун-

у у пікнометрі, г;

— маса абсолютно сухого ґрунту, г;

— об’єм ґрунту

у пікнометрі, с

;

—

вологість зразка ґрунту, %)

Розрахунок проводять з точністю до 0,001. Для верхніх ґрунтових

го

изонтів визначення щільності тве

дої

ази повто

юють Т

ичі, а п

наявності великої кількості коренів — п’ять разів. Для нижніх горизон-

тів допускається дворазове повторення. Розходження у контрольних

изначеннях не повинно перевищ

вати

02.

изначення щільності твердої фази засолених ґрунті

Для визначення щільності твердої фази засолених ґр

нтів використо-

ують інертні рідини

разок не повинен містити вод

. Том

його спочатк

вис

ють про-

тягом 10 годин у сушильній шафі при температурі 10

. Потім із су-

шильного стаканчика через лійку з довгою трубкою (яка доходить до

дна пікнометра) зразок швидко переносять у пікнометр, закривають

пробкою і зважують. Ґрунт заливають інертною рідиною шаром 5—

10 мм і залишають на 10—12 годин для витискання повітря. Потім пік-

нометр ставлять на одну годину у вакуум, після цього заповнюють рі

диною доверх

, закривають пробкою, витирають р

шником і негайно

зважують. Всі операції по наповненню пікнометра рідиною виконують

ваговій кімнаті, де зберігається і рідина. Це прискорює процес роботи,

а також підвищує точність, бо органічні рідини швидко випаровуються.

Рідина, яка використовується, повинна бути чистою. Слід врахову-

ати зміну її щільності залежно від зміни температури. Для визначення

щільності рідини пікнометр наповнюють даною рідиною і зважують.

Розділивши масу рідини на об’єм пікнометра, обчислюють щільність

рідини при даній температурі. Щільність ґрунту при роботі з інертною

рідиною визначають так, як і при роботі з водою

агальне ґрунтознавств

122

ільність ґрунт

ід щільністю ґрунту розуміють відношення маси сухого ґрунту не-

зруйнованого складу до одиниці об’єму. Обчислюють за формулою

d =

(

— щільність ґрунту, г/см

кг/

;

— маса сухого ґрунту незруйнованого

кладу у відповідному об’ємі, г, кг;

— об’єм ґрунту, см

е одна з важливіших фізичних характеристик, яка позначається

на водном

, повітряном

, тепловом

режимах. Знати щільність ґр

нт

лід для вирішення багатьох практичних задач: розрахунку порозності,

розрахунку на відповідній площі маси ґрунту, запасів води, поживних

речовин, гумусу, мікроелементів, норм поливу і зрошення тощо. За

щільністю поверхневих горизонтів висновують про ступінь окульту-

реності ґр

нтів (табл. 36). Д

же щільний

хом

стані ґр

нт чинить

еликий опір кореневій системі рослин, потребує додаткових втрат при

бробітк

. В перезволоженом

щільном

ґр

нті складаються несприят-

иві умови для рослин через заповнення майже всього об’єму шпарин

одою і недостатню аерацію. Щільний ґр

нт слабо фільтр

є вод

у.

Межі коливань щільності ґрунту досить широкі. Для мінеральних

ґрунтів вони становлять 0,9—2,0, а для органічних (торфів) — 0,15—

40 г/см

36. Оц

нка щ

льност

ґрунту (за Н. А. Качинським

)

льн

сть

рунту

/с

Оцінка ґрунту суглинистого

а глинистого гран

лометричного склад

рунт пухкий або багатий на органічні речовини, наприклад,

дернина в польових або лісових ґрунтах.

0—1

птимальна для к

льт

рної свіжої оранк

ранка ущільнена

3—1

ранка дуже ущільнена

4—1

птимальна для підорних шарів різних ґр

нтів

1,6

—

1,8

уже ущільнені ілювіальні горизонти переважно підзолистих

ґрунтів і солодей, горизонти червоноземів

Різні генетичні горизонти також мають неоднаков

щільність. Най-

менші її величини характерні для верхніх шарів ґрунту, найбільші —

для нижніх, особливо ілювіальних та оглеєних го

изонтів. Нап

иклад,

123

ізичні показники ґрунт

гумусо-елювіальний горизонт дерново-підзолистих ґрунтів має щіль-

ність 1,2—1,4; елювіальний — 1,4—1,5; для ілювіального горизонту

цей показник становить 1

6—1

8 г/см

Щільність орного шар

чорно-

земів — 1,0—1,3; підорного — 1,3—1,4; а в перехідних до ґрунтотвор-

ної породи — 1,1—1,2 г/см

В оглеєних мінеральних горизонтах болот-

них ґрунтів і стовпчастих горизонтах солонців щільність наближається

до 1

9—2

0 г/см

. К

ім того, ЩГ змінюється в п

осто

і і часі, особливо

у верхніх горизонтах, які зазнають впливу кліматичних, біологічних

ант

опогенних

акто

ів.

Розрізняють рівноважну і оптимальну ЩГ. Р

івноважною

вважають

ільність го

изонтів, які довгий час не об

облялись

Показники

івно-

ажної щільності ґр

нт

наведено в табл. 37.

птимальною вважається та щільність ґрунту, при якій за інших

рівних

мов отрим

ють найбільші врожаї сільськогосподарських к

ль

тур

. Оптимальна щільність за своєю абсолютною величиною індивіду-

альна для кожного типу ґрунту, для різновидів ґрунтів щодо грануломет-

ричного складу і для біологічних груп сільськогосподарських культур.

легких ґрунтах оптимальна щільність вища, а діапазон її коливань

дещо ширший, ніж у ґрунтах середнього і важкого гранулометричного

кладу (табл. 38).

37. Значення рівноважної щільності ґр

нтів України в шарі 0—20 с

ран

лометричний

скла

ільніст

нт

, г/с

ново-пі

золисти

іщаний

линисто-піщаний

упіщаний

50—1

35—1

45—1

ново-ка

бонатни

Су

піщаний

Легкос

глинкови

1,20

—

1,40

15—1

ерново-глеєви

ажкос

глинкови

40—1

чни

ередньос

глинковий

1,1

5—

1,30

Торфовище низинне

пінь розклад

торф

35—40

12—0

ран

лометричний

скла

ільніст

ґр

нт

, г/с

Сірий лісови

ередньосуглинковий 1

25—1

емно-сі

ий лісови

ередньос

глинковий 1

20—1

Чорнозем опі

золени

ередньосуглинковий 1

20—1

орнозем типови

ередньосуглинковий 1

10—1

Чо

нозем звичайни

ажкос

глинкови

10—1

орнозем пів

енни

ажкос

глинкови

гк

глини

ти

20—1

25—1

Темно

-к

аштановий

ажкосуглинкови

25—1

агальне ґр

нтознавств

124

ран

лометричний

скла

ільніст

нт

, г/с

сно-сі

ий лісови

ередньос

глинковий 1

03—1

Оптимальні інтервали щільності ґрунту не є константами. Вони змі-

нюються у часі і насамперед у зв’язку із мірою зволоженості ґрунту. При

исокій вологості оптимум у межах встановленого діапазону зміщуєть-

я в бік низьких показників щільності, а в умовах недостатнього зволо-

ження — до більш високих значень

ернові культури менш вимогливі до рівня ущільнення, ніж просап-

ні. Для більшості зернових на середньо- і важкос

глинкових ґр

нтах

птимальні умови росту і розвитку складаються у діапазоні щільності

ід 1,0 до 1,3; на легкос

глинкових — від 1,3 до 1,45 г/с

На с

піща-

них ґрунтах оптимальні умови не порушуються в діапазоні 1,35—

50 г/см

. Для просапних культур оптимальний діапазон щільності ста-

новить 1

0—1

35 г/см

ідхилення щільності ґрунту від оптимуму як у бік збільшення, так

зменшення негативно впливає на ріст і розвиток рослин, запізнюєть-

я поява сходів, різко зменшується висота рослин, послаблюється за-

барвлення листків, обмеж

ється ріст коренів, а їх форма пор

ється,

бульби та коренеплоди деформуються, різко зменшується доступність

ранулометрични

кл

ад

ільніст

ґрунту, г/см

Каштановий

гк

глини

ти

30—1

Пр

одовження табл. 3

с.

Визначення

ільності

рун ту.

–

стандартни

комплект для

изначення

(

– циліндр,

– спрямов

вач,

–

ойок

– молоток

– лопатка

– бюкси),

– взяття проб

Фізичні показники ґр

нт

ологи і забезпеченість повітрям, збільшуються витрати на обробіток

ґр

нт

. Внаслідок зниження щільності зменш

ється об’ємна концент-

рація вологи і елементів живлення, що також призводить до зниження

прод

ктивності рослин

изначають щільність ґрунту у польових і лабораторних умовах.

польових умовах найбільш поширений буровий метод, який заснова-

ний на відборі зразка ґрунту непорушеної будови за допомогою цилінд-

ра — бура відповідного об’єму

Найбільш поширеним методом визначення щільності ґрунту є метод

ріжучого кільця Н. А. Качинського. Згідно з цим методом зразок ґрунту

з непор

шеною б

довою відбирають за допомогою спеціального б

ра

металеве кільце, яке має зйомні кришки

38. Значення оптимальної щільності ґр

нт

для сільськогосподар-

ських культур (за О. Г. Бондаревим, В. В. Медведевим

)

Культура

Інтервал щ

льност

г/с

ОЛІСС

Дерново-підзолисті супіщані та легкосуглинкові

Зернові колосові

Ку

дза

топля

1,2

5—

1,35

10—1

15—1

Дерново-підзолисті середньо- і важкосуглинкові

Зернові колосові

укурудза

артопля

ормові боби

10—1

1,10

—

1,30

ЛІ

СОС

ТЕ

ірі лісові легкосуглинкові

Зе

нові колосові 1

10—1

ірі лісові середньо- і важкосуглинкові

Зернові колосові

Ку

дза

1,0

5—

1,30

1,00

—

1,25

орноземи типові та опідзолені легкосуглинкові

Зернові колосові 1

10—1

орноземи типові та опідзолені середньо- і важкос

глинкові

Зернові колосові

укурудза

речк

росо

оро

Цу

кровий

бу

ря

10—1

00—1

20—1

1,10

—

1,35

1,00

—

1,25

агальне ґрунтознавств

126

льт

ра

Інтервал щільності,

ТЕ

Чорноземи звичайні та південні, каштанові середньо-

важкосуглинкові

ернові колосові

Ку

дз

1,0

5—

1,30

1,0

5—

1,30

хніка ви

нач

ння. На місці взяття зразка вирівнюють площадку

20х30 см, на як

встановлюють спрямов

вач. Заздалегідь знявши з кіль-

ця кришки, вставляють кільце в отвір спрямовувача. Вертикальними ру-

ами вт

лки кільце вдавлюють

ґр

нт на глибин

спрямов

вач. Потім

прямовувач знімають, ґрунт навколо кільця зчищають, закривають

кільце верхньою кришкою, підрізають ґрунт знизу ножем і виймають

кільце разом з ґрунтом. Далі зрізають ґрунт по нижній ріжучій стороні

кільця на рівні його країв, закривають другою кришкою і ретельно про-

ищають зовнішні стінки кільця від налиплого ґр

нт

. У разі відбор

азків на декількох глибинах щільність починають визначати від ве

х-

нього шар

, потім останній знімають, вирівнюють площадк

і бер

ть но-

ий (наступний) зразок. Після взяття зразка кільце з пробою зважують.

Одночасно відбирають

бюкси проб

ґр

нт

для визначення польової

ологості в потрібній повторності

Для визначення щільності ґрунту в орному шарі використовують

кільця об’ємом 300—500 см

В більш глибоких шарах щільність ґрунту

изначають кіль

ями на 100 см

. Кільця повинні бути пронумеровані

важ

ні

лощадки для визначення щільності ґрунту фіксуються кілочками

на к

льт

рах с

цільної сівби і реперами на просапних посівах, щоб

у разі подальшого визначення виключити ділянки, де вже раніше прово-

илися визначення

Для визначення щільності ґрунту слід знати об’єм кільця (

, см

)

з точністю до 0

1 см

. Визначають його за такою формулою

⋅π

(

— висота кільця

см

;

— діамет

кільця, см; π =3,14

ільність ґрунту (

г/см

) обчислюють за формулою

родовження табл. 3

ізичні показники ґрунт

(

Р — маса с

хого ґр

нт

в кільці, г; V — об’єм кільця, см)

Для зручності визначення слід користуватися таблицею

орма запис

при визначенні аналіз

щільності ґр

нт

ар

Гли -

ина

яття

аз

cм

Но

мер

кі

ль-

Ма

оро

ж-

ільця

Ма

іль

им

н-

том

Ма

ро

рун

ту,

о-

гість

Ма

абсо

но с

хого

нт

у,

Об’єм

ль

ця

см

іль

ні

ть

ту

–

⋅

100

пар

ватість ґр

нт

і за

езпеченість повітря

паруватістю (пористістю) ґрунт

на

ива

ть

я сумарний об’єм

сіх пор і проміжків між механічними елементами, структурними аг

регатами та в середині їх в одиниці об’єм

ґр

нт

непор

шеної б

дови

имірюється шпаруватість у відсотках від об’єму ґрунту

а величиною пор загальн

пористість поділяють на капілярн

(

діа-

метр пор <1 мм) і некапілярн

(діаметр пор >1 мм). Капілярна шпару-

атість поділяється на: макрокапілярн

(1,0—0,1 мм), мезокапілярн

(

0,1—0,001 мм), мікрокапілярну (0,001 мм)

а водоутримуючою здатністю ґрунту шпаруватість поділяється на

активну і пасивну.

о активних відносяться пори, по яких рухається

ільна вода під дією меніскових сил і сили г

авітації. Це некапіля

на

макро- і мезокапілярна шпар

ватість. Пасивні пори тонкі (мікрокапі-

лярна пористість). При зволоженні ґрунту вони повністю заповнюються

зв’язаною водою, яка

трим

ється молек

лярними силами і є недост

п-

ною для рослин. Пасивні пори агрономічно не цінні.

пні пори в ґр

нті більш

частин

час

зайняті повітрям. Такі

пори називають

шпаруватість аерації

Найбільшу агрономічну цінність мають активні пори, зайняті капі-

лярною водою, та пори аерації, яких повинно бути не менше 20—25%

ід загальної шпаруватості, а співвідношення між некапілярною і капі-

лярною пористістю приблизно 1:1

еличина шпаруватості залежить від гранулометричного складу,

тр

кт

рності та мікроагрегатності, вміст

органічної речовини, жит-

тєздатності живих організмів, а в культурних ґрунтах — від обробітку

меліоративних заходів. У середньом

пористість

мінеральних ґр

н-

тах коливається в межах 30—60, а у торфовищах 80—85% (табл. 39)

агальне ґр

нтознавств

39. Межі коливань різних видів шпар

ватості і в ґр

нтах і ґр

нто

ворних породах (за В. А. Ковдою

)

рунти, ґрунтотворні породи

орист

ст

за

ль

на

апілярна некапілярна

% ві

загальної

ки

упіски

углинки

Леси та лесовидні суглинк

лини

Орний шар чорнозем

ове

хневий го

изонт то

рф

овищ

—

—4

0—4

—

5—98

65—

—

2—

еличина шпаруватості та будова пор змінюються за профілем ґрун-

ту

. В г

сних горизонтах чорноземів шпар

ватість максимальна (50—

60%), а в більш глибоких безгумусних — близько 40%. Мінімальну шпа-

ватість мають безстр

кт

рні оглеєні горизонти, стовпчасті горизонти

олонців (< 30%) і безгумусові горизонти піщаних ґрунтів (30—35%).

паруватість має велике агрономічне значення. Від загальної кіль-

кості пор та їх розміру залежить співвідношення між газовою і рідкою

фазами ґрунту, умови руху ґрунтових розчинів, повітря, тепла і розвиток

живих організмів. Вологоємність, водотривкість, водопіднімальна здат-

ність, аерація та інші властивості ґрунту тісно пов’язані з пористістю.

Осо

ливо важливе значення вона має

зрош

ваних ґр

нтах, о

бу

мовлю-

чи глибину просочування води, капілярне підняття підґрунтових вод

а інтенсивність процесів випаров

вання

еличину загальної шпаруватості можна обчислити за даними щіль-

ності твердої фази ґрунту. Для цього користуються формулою:

−

⋅=

100

(

Р — загальна шпар

ватість ґр

нт

, %;

— щільність ґр

нт

, г/c

;

— щіль-

ність твердої фази ґрунту, г/с

ростір шпарин

ґр

нті характериз

ється коефіцієнтом

Кп

яки

бчислюють за формулою

−

100

(

Кп

(

— коефіцієнт шпаруватості;

— загальна шпаруватість, %).

Н. А. Качинський розро

ив метод визначення величини окремих

идів шпаруватості. Для розрахунків необхідно знати, поряд зі щільні-

Фізичні показники ґр

нт

тю твердої фази і щільністю ґрунту, максимальну гігроскопічність, во-

логість зав’ядання, польов

(найменш

) вологоємкість

наючи загальну шпаруватість ґрунту та його вологість, можна об-

ислити ст

пінь його аерації або забезпеченість повітрям, (виражається

об’ємних процентах). Для цього вологість ґрунту (у вагових процен-

тах) множать на щільність ґрунту і одержують об’єм шпарин, зайнятих

одою. Різниця між загальною шпаруватістю та вологістю, яка вира-

жається в об’ємних процентах, дає ступінь аерації, або забезпеченість

ґрунту повітрям. Об’єм шпарин

(

Рмг

)

зайнятих міцно зв’язаною водою

(

максимально гіг

оскопічною

)

, до

івнює

МГ

мг

⋅

(

МГ — максимальна гігроскопічність, у вагових процентах;

— щільність

нт

, г/с

; 1,5 — щільність максимально гіг

оскопічної води

Об’єм шпарин (

(

Р. З. В.

)

, зайнятих

ихло зв’язаною водою, визначають

за форм

лою

251

МГ)(ВЗ

В. З. Р.

⋅−

рихло зв’язаної води)

Об’єм шпарин (

(

), зайнятих капілярною водою, може б

ти обчис-

лений за формулою

dP ⋅−= ВЗ)(НВ

(

НВ — найменша

(

польова

)

вологоємкість

)

б’єм шпарин, зайнятих водою всіх категорій

(Р

нача

ть

формулою:

= Р

мг

р. з. в.

б’єм шпа

ин, зайнятих повіт

ям

(

шпа

ини ае

ації

)

ае

ви

нача-

ть за формулою

ае

= Р

заг.

—

ля зручності результати визначення записують в таблицю

орма запису при анал

диференц

йної шпаруватост

ґрунт

ослід,

варіант,

повто

ні

ть

Гл

и-

ина

дбору

зраз

см

а-

льн

ар

ватість

Об’єм шпарин, які зайнятих

водою

пов

трям

и п

ль-

вій в

о-

гоємкості

но

в’я

ан

ою

ихл

в’я

ан

ою

ка

пі-

ою

о-

го

ІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

РУНТІ

До фізико-механічних властивостей ґрунту відносять пластичніcть,

набухання, липкість, твердість, або опір здавлюванню та розклинюван-

ню, опір здвигу, тертю і т. ін., які характеризують в основному техноло-

гічні властивості ґр

нт

. Знати їх необхідно для правильного констр

вання сільськогосподарських знарядь та машин, для визначення опору

ґр

нт

під час обробітк

та проходження с.-г. машин по ньом

. Фізико-

механічними властивостями ґрунту визначається коефіцієнт корисної

дії окремих частин знарядь обробітку ґрунту, а також якість обробітку

характер деформації ґрунту під час роботи с.-г. машин.

Фізико-механічні властивості ґрунту виявляються в певних межах

ологості та при впливі зовнішніх навантажень

піввідношення твердої та рідкої фаз ґрунту називається консис-

енцією, і нею визначається р

хомість ґр

нт

. В різні періоди рок

він

зволожується по-різному, тобто перебуває в різному ступені рухомості:

ек

чом

, пластичном

, крихком

, твердом

. Цим визначаються

мови

бробітку, протиерозійна стійкість ґрунтів тощо

Для системи ґрунт-вода при різних співвідношеннях визначені такі

константи [1]: верхня межа текучості — суміш глини з водою тече, як

ода; нижня межа текучості, або верхня межа пластичності,— сірий

ґрунт, вміщений у фарфорову чашку і розділений навпіл шпателем, після

удару по зовнішній поверхні чашки рукою знову утворює суцільну масу;

межа клейкості — ст

пінь вологості, за яким ґр

нт перестав липн

ти до

нших предметів; межа скочування у шнур, або нижня межа пластич-

ності,— ґр

нт розпадається на окремі шматочки

ас

тичні

датність ґр

нт

деформ

ватися, приймати надан

йом

в вологом

тані форму без утворення тріщин та зберігати її після припинення зов-

нішньої дії називається пластичністю. Перезволоженим і с

хим ґр

нтам

не властива пластичність. Вона виявляється при певній вологості. Плас-

ичність залежить від механічного, хімічного та мінералогічного складу,

а також від форми часток, які складають ґрунт.

ерхньою межею пластичності ґрунту є вологість нижньої межі теку-

ості, нижньою — вологість скачування ґрунту у шнур. Величину плас-

ичності вимірюють числом пластичності, яке є різницею у вмісті води

(у

процентах) при нижній межі тек

чості та межі скач

вання

шн

р.

цьому інтервалі ґрунт деформується зі збереженням наданої йому

форми, максимально наб

хає, має слабкий опір при зовнішній механіч-

ній дії (від коліс машин утворюються колії)