Влияние внешнего давления на плотность почвы

Неблагоприятный для растений водновоздушный режим почв тесно связан с их плотностью [1]. В связи с этим плотность является одним из основных количественных показателей оценки качества почвы со стороны ее физических свойств [2].

При уплотнении почвы снижается её пористость [3], происходит ухудшение водно-физических свойств: влагоёмкости, скорости впитывания поливной воды, во-допроводимости, влагопроницаемости. Снижается аэрация и скорость протекания биологических процессов [4]. Под влиянием этих негативных факторов при выращивании растений сдерживается развитие их корневой системы, происходит уменьшение общей массы корней и их способности к проникновению вглубь, уменьшается влагообеспеченность [5-7].

В связи с этим изучение влияния различных факторов на плотность почв является важной агрономической, почвоведческой и экологической задачей.

Целью данной работы было исследование влияния внешнего давления на плотность почвы. Объектом изучения был чернозём выщелоченный Приобского плато. В качестве опытных были выбраны участки чёрного пара. Разное давление на почву создавалось воздействием фиксированного веса на специальные уплотнители почвы с различной площадью опоры. В качестве контрольного использовался участок чёрного пара, не подвергшийся действию внешнего давления. Для создания различной влажности почвы опытный участок подвергался искусственному увлажнению.

Измерения влажности и плотности почвы осуществлялось стандартными методами [8].

При исследовании влияния количества воздействий внешнего давления на плотность поверхностного слоя почвы (0-5 см) была выбрана величина внешнего давления 100 кПа. Выбор данной величины был обусловлен тем, что такое значение близко к воздействию на почву, которое оказывает неспаренное колесо современных тракторов 3-5 тягового класса [9], получивших широкое распространение при различных видах сельскохозяйственных работ.

По результатам исследований, представленных в таблице видно, что даже однократное воздействие на поверхностный слой чернозёма выщелоченного внешним давлением величиной 100 кПа при влажности почвы 28% увеличивает её плотность до значений, выходящих за рамки оптимальной [6, 7, 10] для большинства возделываемых сельскохозяйственных культур.

При более низком увлажнении под воздействием внешнего давления уплотнение почвы происходит не так интенсивно (табл.). Плотность наиболее сильно увеличивается при первых воздействиях. С возрастанием количества внешних воздействий увеличение плотности происходит менее интенсивно.

Таблица. Изменение плотности (кг/м3) поверхностного слоя чернозёма выщелоченного Приобского плато различной влажности в зависимости от количества воздействий (N, шт.)

внешнего давления величиной 100 кПа

На рисунке представлены аппроксимированные графики зависимости плотности поверхностного слоя (0-5 см) чернозёма выщелоченного Приобского плато от ве личины внешнего давления.

Рисунок. Аппроксимация зависимости плотности поверхностного слоя чернозёма выщелоченного Приобского плато различной влажности от величины внешнего давления

Графики (рис.) показывают, что влажность почвы является важнейшим фактором, определяющим степень уплотнения при одной и той же нагрузке.

Графики зависимости плотности от величины внешнего давления (рис.) обладают нелинейным характером и имеют тенденцию к «насыщению», поэтому изменение плотности почвы сильно зависит от её начального значения. Чем меньше начальное значение плотности, тем на большую величину она увеличивается при однократном внешнем воздействии фиксированного давления. Очевидно, что данная особенность является следствием реологических свойств почвы, изменений, происходящих в её поровом пространстве и в структуре почвенных агрегатов при де- формации, вызванной внешним воздействием [11]. Сильно разрыхленные почвы с малой плотностью сложения обладают относительно крупными порами заполненными воздухом. При воздействии внешнего давления происходят пластические деформации, приводящие к заполнению этих пор твёрдыми почвенными частицами и разрушению крупных почвенных агрегатов. В результате этого плотность почвы резко увеличивается, даже под воздействием небольшого внешнего давления. Увеличение влажности почвы уменьшает прочность почвенных агрегатов и их способность противодействовать внешнему воздействию, что так же приводит к более интенсивному росту плотности при воздействии внешнего давления.

Заключение

Возделывание сельскохозяйственных культур рационально осуществлять в комплексе с мероприятиями по оптимизации давления ходовых систем техники должны соответствовать допустимым значениям давления на почву в соответствии с ГОСТ 26955-86 [12].

плотности почвы, при этом параметры