Физические свойства

Почва, как любое природное тело, обладает такими общими физическими свойствами как плотность, плотность твердой фазы, плотность скелета, пористость и влажность.

Плотность почвы r представляет собой массу единицы ее объема при естественных влажности и сложении.Она зависит от плотности твердой фазы, пористости и влажности. Обычно чем выше плотность твердой фазы, тем выше и плотность почвы; чем более рыхлую упаковку имеют частицы в единице объема почвы, тем меньше ее плотность.

Плотность твердой фазы r_тв или r_м – масса ее твердой части в единице объема. Так как почва вся состоит из частиц различных веществ, плотность ее твердой фазы представляет собой среднюю величину из плотности этих веществ.

Основная часть минеральной массы почвы состоит, как известно, из кварца, полевых шпатов и глинистых минералов, поэтому плотность твердой фазы в тех горизонтах, которые содержат лишь незначительное количество гумуса, близка к плотности этих минералов (табл.9). Она равна в среднем 2, 65-2, 70 г/см³. В верхних гумусовых горизонтах плотность твердой фазы составляет 2, 4-2, 6 г/см³, а в чисто органогенных 1, 4-1, 8 г/см³.

плотность скелета почвы r_ск – масса единицы объема абсолютно сухой почвы в естественном сложении (со всеми порами). О плотности скелета можно говорить только, если все поры почвы заполнены воздухом. Плотность скелета почвы всегда меньше плотности твердой фазы и меняется в широких пределах: плотность скелета минеральных почв 0, 9-1, 8 г/см³, болотных торфяных 0, 15-0, 40 г/см³. Верхние горизонты почв имеют меньшую плотность скелета, чем нижние уплотненные. Для большинства сельскохозяйственных культур оптимальная величина плотности скелета на суглинистых и глинистых почвах 1-1, 2 г/см³.

пористость (порозность, или скважность) n соответствует суммарному объему всех пор между частицами твердой фазы почвы. Ее выражают в долях единиц или процентах от общего объема почвы. В зависимости от величины пор различают капиллярную (диаметр от 1 до 0, 001 мм и менее) и некапиллярную пористость (диаметр более 1 мм). Размер пор зависит от механического и агрегатного состава: чем легче почва по механическому составу, тем больше размер пор. Сумма всех видов пористости составляет общую пористость почвы. С пористостью почвы связаны рыхлость и степень аэрируемости почвы и, следовательно, рост растений. В разных горизонтах минеральных почв пористость изменяется в широких пределах (25-80 %): в гумусовых горизонтах 50-60 %, в болотных торфяных почвах 80-90 %. Наибольшей порозностью обладают почвы с хорошо выраженной структурой, наименьшей – песчаные и оглеенные почвы. Для сельскохозяйственных культур оптимальной считается пористость 45-50 %.

Самые благоприятные условия увлажнения и воздухообеспеченности складываются в почвах при соотношении капиллярной и некапиллярной пористости 1 : 1. В агрономическом отношении важно, чтобы почвы имели наибольшую пористость капилляров, заполненную водой, и одновременно пористость аэрации не менее 15 % объема в минеральных и 30-40 % в торфяных почвах.

Влажность w оценивает количественное содержание воды в почве. Численно влажность почв выражают отношением массы воды, заполняющей поры, к массе сухой почвы в долях единиц или в процентах от массы сухой почвы. Для полевых исследований рекомендуется использовать специальную шкалу влажности почв.

В зависимости от количества влаги глинистые почвы меняют свое состояние: добавление воды к изначально сухой почве делает ее пластичной, а затем и текучей. Поэтому для тяжелых почв выделяют два критических состояния влажности (пределы Аттерберга): влажность на границе текучести w _т (верхний предел) и влажность на границе раскатывания w _р (нижний предел). В интервале между этими значениями влажности почва обладает пластичностью, а разность между их числовым выражением представляет собой число пластичности I_р. Под пластичностью понимают способность почвы изменять свою форму под влиянием какой-либо внешней силы без нарушения ее сплошности и сохранять приданную форму после устранения этой силы. Пластичность теснейшим образом связана с механическим составом почв: для почв глинистого состава I_р > 0, 17; суглинистых I_р = 0, 07¸ 0, 17; супесчаных I_р < 0, 07. Существенно влияют на пластичность состав коллоидной фракции почвы, состав поглощенных катионов и содержание гумуса.