Значення фізико-механічних властивостей ґрунту важливе для визначення її цінності для сільськогосподарського використання. Розглянемо опис характеристик фізико-механічних властивостей, які включають пластичність, липкість, набухання та відповідну йому усадку, зв'язність, фізичну стиглість грунту, його твердість та питомий опір при обробці сільськогосподарськими машинами.
Загальні поняття
Грунтові фізичні та механічні властивості дозволяють їй інтенсивно впливати на ріст і розвиток будь-яких форм рослин, на швидкість і дружність проростання насіння, поширення кореневої системи в глибину і ширину, впливають на грунтообробні машини.
Фізико-механічні властивості
До цього поняття входять пластичність, липкість грунту, набухання під дією вологи, усадка при висиханні, твердість і питомий опір, зв'язність, фізична стиглість.
Пластичність
Здатність земляної грудки набувати у сирому стані форми, яку йому штучно надали. При цьому не повинно утворюватися тріщин, грудка повинна зберігатися і після завершення дії. Занадто мокрий або сухий грунт не буде пластичним, хороша пластичність з'являється за певної міри вологості.
Пластичність з максимальним показником можна визначити за допомогою конуса Васильєва, якщо він йде на 1 см углиб ґрунту під дією своєї ваги за 5 сек. Мінімальний показник виходить, якщо шнур діаметром 3 мм, який можна скачати із землі, розпадається на окремі частини.
Пластичність вказує на механічний склад грунту (0 - пісок, 0-7 - характерні для супіску, від 7 до 17 - суглинок, понад 17 - глина). Властивість залежить від величини частинок, складу всотених солей, тому що вони значною мірою показують, наскільки вологий грунт і скільки в ньому гумусу. Гумусний грунт менш пластичний.
Липкість
Властивість визначається як здатність вологого грунту налипати на об'єкти, яких він стосується. Липкість виявляється, якщо зчеплення частинок слабше, ніж з-поміж них і предметами. Властивість залежить від хімічного, мінерального, механічного складу, вологості та структурності. Сильніше липнуть безструктурні глинисті ґрунти, структурні та пухкі – менше.
Липкість піднімається при зростанні вологості, але до певного рівня, потім зменшується навіть мокрого грунту, оскільки зчеплення між частинками зростає. У структурних ґрунтах ця властивість виявляється при 60-80% загальної вологоємності. Безструктурна земля липне і при малій вологості.
Вимірюється ґрунтова липкість у зусиллі, яке потрібно витратити, щоб відірвати від землі предмет, що пристав (в г на 1см2). Розрізняють в'язкі (>15г/см2), сильно-(5-15), середньо-(2-5) і слабов'язкі (<2г/см2) почвы.
Набухання
Ця властивість визначає підвищення обсягу землі після зволоження. В результаті ґрунт збільшується в обсязі. Набухає ґрунт, який містить багато колоїдів, найбільше набухання властиво глинистим ґрунтам. Легко роздуваються ґрунти з вермикулітом та подібними мінералами.
Набухання визначають в об'ємних відсотках. Величина залежить від якості та кількості колоїдів. Впливають на набухання обмінні катіони. Якщо в ґрунті знаходяться 1-валентні катіони (переважно натрій), то земля здатна набухати на 120-150 %, при насиченні 2- та 3-валентними катіонами ґрунт практично не набухає.
Усадка
Це поняття визначає зменшення обсягу ґрунту при висиханні.Усадку вимірюють у відсотковому відношенні обсягу, що вийшов від вихідного. Залежить усадка від тих умов, що й набухання, і є його зворотним процесом. При великій усадці ґрунт тріскається, коріння рослин розривається.
Связність
Здатність ґрунту протистояти зусиллю, яке спрямоване на роз'єднання ґрунтових частинок. Зв'язність вказують на структурну міцність ґрунту. Властивість залежить від мінерального та механічного складу, складу катіонів, вологості, вмісту органіки, структурованості. Виражається у кг/см2. Значна зв'язність властива глинистим грунтам, рівень зростає, якщо грунт насичений іонами натрію.
Думка експерта
Зв'язність піщаних ґрунтів збільшується з підвищенням органіки та зменшується за тих самих умов у глинистих. Структурні землі мають невисоку зв'язковість, безструктурні - більшу. Ті ґрунти, яким властива висока зв'язність, мають гарну стійкість до вивітрювання та водної ерозії.
Фізична стиглість
Стан ґрунту, коли він з легкістю піддається обробці, кривий і пухкий. Земля кришиться, не прилипає до сільськогосподарських машин. Найшвидше встигає піщаний і супіщаний грунт, найчастіше глинистий. Швидкість фізичної стиглості залежить і від вмісту гумусу, чим його більше, тим швидше грунт стає придатним для обробки.
Твердість
Визначається опором ґрунту проникненню різних предметів до неї. Твердість виражають у кг/см2. Визначається характеристиками, які притаманні і зв'язності.
Зі зниженням рівня вологості твердість підвищується. Присутність кальцію та магнію знижує твердість на порядок у порівнянні з твердістю солонцевих ґрунтів. Глини та суглинки тверді, піщані м'якші. Твердість визначає іншу властивість - питомий опір, що виявляє придатність землі для сільськогосподарської обробки.
За твердістю ґрунти поділяються на пухкі (100кг/см2). Якщо грунт занадто твердий, це вказує на незадовільні агрофізичні властивості.
Удільний опір
Виражається зусиллям, яке потрібно витратити на підрізання пласта, його переворот і тертя поверхню зброї. Вимірюється в межах від 0,2 до 1,2 кг/см2, на нього впливає склад, щільність, вологість, склад катіонів, твердість, об'єм органіки, структурність.
Невеликий опір у легких, ненасичених солями, супісків та піщаних ґрунтів, найбільший – у глин та солончаків. При обробці цілини та недоглянутих земель опір посилюється на 45-50 % щодо розораних полів.
Добре структуровані ґрунти і з більшим вмістом гумусу мають менший опір, ніж ті, у яких слабка структура і мало гумусного шару.
Фізико-механічні властивості ґрунту визначають її характеристики, які впливають на цінність землі, передусім для сільськогосподарського використання. Кращими властивостями мають потужні, структурні, високогумусні, добре аеровані та помірно зволожені ґрунти легкого механічного складу. Серед усіх типів ґрунтів найкращими за більшістю показників вважаються чорноземи. Це найбільш придатні землі для сільськогосподарського використання, найродючіші та найврожайніші.