Визначення щільності ґрунту (об’ємної маси).

Маса одиниці об'єму абсолютно сухого ґрунту з непорушеною будовою називається об'ємною масою ґрунту або щільністю ґрунту. Вимірюється вона в г/см³. Але може чисельно відповідати також кілограмам абсолютно сухого ґрунту в 1 л або тоннам в 1м³.

Величина щільності ґрунту залежить від механічного складу, структури і будови ґрунту, від наявності органічної речовини та характеру рослинності. Вона динамічна в часі і просторі. Особливо мінлива щільність ґрунту у верхніх шарах ґрунту.

У землеробстві розрізняють оптимальну та рівноважну щільність ґрунту. При першій створюються найсприятливіші умови для розвитку рослин. Рівноважна характерна для даного виду ґрунту в природних умовах залежно від фази розвитку рослин.

Оптимальною щільністю для розвитку рослин вважають 1-1,3 г/см³, гірше розвиваються вони за щільності 1,5-1,8 г/см³, а вище цих показників створюються взагалі несприятливі умови для їхньої вегетації.

Для свого розвитку більш розпушений ґрунт потребують корене- і бульбоплідні культури, для яких оптимальна щільність має бути 1,0-1,3 г/см³, тоді як для гороху – 1,1-1,2 г/см³, кукурудзи – 0,9-1,2 г/см³, зернових колосових – 1,0-1,1 г/см³. Якщо щільність ґрунту вище оптимальної, його треба розпушувати, а якщо нижче – ущільнювати (табл. 3.1).

Таблиця 3.1

Значення природної та оптимальної щільності ґрунтів для різних груп культурних рослин

Слід зауважити, що для кожного типу ґрунту характерні гранулометричний склад, вміст гумусу та структура, природна (рівноважна) щільність, тобто щільність, яка складається через деякий час після дії антропогенних факторів (розпушування, сівби, коткування, збирання). Через певний час надмірно розпушений ґрунт ущільнюється, а надмірно ущільнений, – навпаки, «саморозпушується» і щільність наближається до оптимальної для даного ґрунту, тобто рівноважної. Цей процес відбувається під впливом природних факторів: маси самого ґрунту, опадів, зміни температури, а також від гранулометричного складу, вмісту гумусу, катіонів тощо. Для землеробства дуже велике значення має співвідношення між оптимальною та рівноважною щільністю. Якщо вони близькі між собою (це буває в чорноземних та добре окультурених ґрунтах), то потреба в частому розпушенні відпадає.

Науковими установами встановлено, що надмірна щільність ґрунту заважає росту коренів як механічна перешкода, погіршується їх постачання повітрям і вологою, зменшуються розмір проміжків, водо- і повітропроникність, аерація.

В ущільнених ґрунтах зменшується надходження атмосферних опадів і талих вод. В ущільненому ґрунті створюються несприятливі умови для життєдіяльності ґрунтових мікроорганізмів, послаблюється мобілізація поживних речовин, розвивається слабка і неглибока коренева система. Однак за малої щільності ґрунту (0,86-0,90 г/см³) також знижується врожай багатьох культур, особливо вона впливає на появу дружніх сходів та спричинює втрати вологи внаслідок випаровування.

Об'ємну масу ґрунту визначають різними методами; буровим (методом циліндрів), фіксажним, вазеліновим і пісковим, за допомогою рідини. Визначення об'ємної маси за допомогою рідини – це вимірювання об'єму рідини, яка витискується зануреним у неї зразком ґрунту. Для цього використовують волюметри або об’ємометри. Пісковий метод застосовують для визначення об'ємної маси кам'янистих ґрунтів. Для цього вибирають певний об'єм ґрунту, а потім заглиблення в ньому заповнюють сухим просіяним піском, об'єм якого суворо обліковують. Принцип цього методу використано в основі вазелінового.

Фіксажний метод ґрунтується на застосуванні різних речовин для фіксування відібраних зразків ґрунту (бакеліт, парафін, різні смоли тощо). Об'єм зразка визначають за об'ємом витісненої ним рідини або гідростатичним зважуванням.

Найбільшого поширення для визначення об'ємної маси набув метод циліндрів. В його основі лежить відбір зразків ґрунту з непорушеною будовою за допомогою циліндра-бура відповідного об'єму.

Метод Качинського. Автором цього методу запропонований прилад (рис. 3.1), основною частиною якого є циліндри-бури 1 і 2 об'ємом 100 і 500 см³ для відбирання зразків ґрунту без порушення його будови. До комплекту входять спрямовувач 7 для вертикального занурення циліндра в ґрунт, ударник 8, молоток 3 для забивання циліндра, якщо шар ґрунту дуже ущільнений, ніж 9, лопаточка 6, совок 10, бюкси малі й великі 4 і 5.

Рис. 3.1. Прилад Качинського для визначення об'ємної маси ґрунту

Діаметр ріжучої частини циліндра об'ємом 100 см3– 56 мм, решти циліндра – 57 мм, висота – 40 мм; для циліндра об'ємом 500 см3ці параметри відповідно дорівнюють 87, 88 і 80 мм. Для відбирання зразків копають ґрунтовий розріз.

Зразки відбирають пошарово до глибини 1 м з кожного 10-сантиметрового шару, а далі – з кожного 20-сантиметрового шару ґрунту.