в чем измеряется плотность почвы

Плотность грунта

Грунт представляет собой разнообразные горные породы, осадки, почвы и некоторые искусственные образования и в общем случае состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной.

Фазы грунта динамически взаимодействуют. Твердые частицы грунтов состоят из породообразующих минералов. Жидкая составляющая грунта представляет собой воду, различной степени минерализации. Содержащиеся в грунте газы могут находиться как в свободном состоянии, так и растворены в воде.

Плотность грунта с учетом его естественной влажности и содержания газов представляет собой отношение массы грунта к занимаемому им объему и определяется по формуле:

где m — масса грунта;
V — объем грунта с учетом влаги и газов;
m₁, V₁, m₂, V₂, m₃, V₃ — соответственно масса и объем твердой, жидкой и газообразной фаз грунта.
Примечание: поскольку масса газообразной компоненты грунта пренебрежительно мала и не влияет на общую плотность, на практике ей можно пренебречь.

К грунтам с высокой плотностью в естественном состоянии можно отнести такие грунты, как: кварциты, граниты, гнейсы, диориты, сиениты, габбро, андезиты, базальты, порфириты, трахтиты, мрамор, ангидриты, кремень.

К легким грунтам с низким показателем естественной плотности относятся: котельные шлаки, пемза, туф, торф, мягкие известняки, грунты растительного слоя.

Средняя плотность грунта — таблица естественной плотности

Грунт	Плотность, кг/м 3
Алевролиты
Слабые, низкой прочности	1500
Крепкие, малопрочные	2200
Аргилиты
Крепкие, плитчатые, малопрочные	2000
Массивные, средней прочности	2200
Вечномерзлые и мерзлые сезонно-протающие грунты
Растительный слой, торф, заторфованные грунты	1150
Пески, супеси, суглинки и глины без примесей	1750
Пески, супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, дресвы, щебня в количестве до 20% и валунов до 10%	1950
Пески, супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, дресвы, щебня в количестве более 20% и валунов более 10%, а также гравийно-галечные и щебенисто-дресвяные грунты	2100
Глина
Мягко- и тугопластичная с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10%	1750
Мягко- и тугопластичная без примесей	1800
Мягко- и тугопластичная с примесью более 10%	1900
Мягкая карбонная	1950
Твердая карбонная, тяжелая ломовая сланцевая	1950…2150
Гравийно-галечные грунты (кроме моренных)
Грунт при размере частиц до 80 мм	1750
Цементированная смесь гальки, гравия, мелкозернистого песка и лёссовидной супеси	1900…2200
Грунт при размере частиц более 80 мм	1950
Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов до 10%	1950
Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов до 30%	2000
Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов до 70%	2300
Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов более 70%	2600
Грунты ледникового происхождения (моренные)
Пески, супеси и суглинки при коэффициенте пористости или показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 10%	1600
Пески, супеси и суглинки при коэффициенте пористости или показателе консистенции до 0,5, а также глины при показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 10%	1800
Глины при показателе консистенции до 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 10%	1850
Пески, супеси, суглинки и глины при коэффициенте пористости или показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 35%	1800
То же, до 65%	1900
То же, более 65%	1950
Пески, супеси, суглинки и глины при коэффициенте пористости или показателе консистенции до 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 35 %	2000
То же, до 65%	2100
То же, более 65%	2300
Валунный грунт (содержание частиц крупнее 200 мм более 50%) при любых показателей пористости и консистенции	2500
Грунт растительного слоя
Без корней кустарника и деревьев	1200
С корнями кустарника и деревьев	1200
С примесью щебня, гравия или строительного мусора	1400
Диабазы
Сильно выветрившиеся, малопрочные	2600
Слабо выветрившиеся, прочные	2700
Незатронутые выветриванием, крепкие, очень прочные	2800
Незатронутые выветриванием, особо крепкие, очень прочные	2900
Доломиты
Мягкие, пористые, выветрившиеся, средней прочности	2700
Плотные, прочные	2800
Крепкие, очень прочные	2900
Змеевик (серпентин)
Выветрившийся малопрочный	2400
Средней крепости и прочности	2500
Крепкий, прочный	2600
Известняки
Мягкие, пористые, выветрившиеся, малопрочные	1200
Мергелистые слабые, средней прочности	2300
Мергелистые плотные, прочные	2700
Крепкие, доломитизированные, прочные	2900
Плотные окварцованные, очень прочные	3100
Кварциты
Сланцевые, сильно выветрившиеся, средней прочности	2500
Сланцевые, средне выветрившиеся, прочные	2600
Слабо выветрившиеся, очень прочные	2700
Не выветрившиеся, очень прочные	2800
Не выветрившиеся, мелкозернистые, очень прочные	3000
Конгломераты и брекчии
Слабосцементированные, а также из осадочных пород на глинистом цементе, малопрочные	1900…2100
Из осадочных пород на известковом цементе, средней прочности	2300
Из осадочных пород на кремнистом цементе, прочные	2600
С галькой из изверженных пород на известковом и кремнистом цементе, очень прочные	2900
Коренные глубинные породы (граниты, гнейсы, диориты, сиениты, габбро и др.)
Крупнозернистые, выветрившиеся и дресвяные, малопрочные	2500
Среднезернистые, выветрившиеся, средней прочности	2600
Мелкозернистые, выветрившиеся, прочные	2700
Крупнозернистые, не затронутые выветриванием, прочные	2800
Среднезернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные	2900
Мелкозернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные	3100
Микрозернистые, порфировые, не затронутые выветриванием, очень прочные	3300
Коренные излившиеся породы (андезиты, базальты, порфириты, трахтиты и др.)
Сильно выветрившиеся, средней прочности	2600
Слабо выветрившиеся, прочные	2700
Со следами выветривания, очень прочные	2800
Без следов выветривания, очень прочные	3100
Не затронутые выветриванием, микроструктурные, очень прочные	3300
Лёсс
Мягкопластичный	1600
Тугопластичный с примесью гравия или гальки	1800
Твердый	1800
Мел
Мягкий, низкой прочности	1550
Плотный, малопрочный	1800
Мергель
Мягкий, рыхлый, низкой прочности	1900
Средний, малопрочный	2300
Плотный средней прочности	2500
Мусор строительный
Рыхлый и слежавшийся	1800
Сцементированный	1900
Песок
Без примесей	1600
Барханный и дюнный	1600
С примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10%	1600
То же, с примесью более 10%	1700
Песчаник
Выветрившийся, малопрочный	2200
На глинистом цементе средней прочности	2300
На известковом цементе, прочный	2500
Плотный, на известковом или железистом цементе, прочный	2600
Кремнистый, очень прочный	2700
На кварцевом цементе, очень прочный	2700
Ракушечники
Слабо цементированные, низкой прочности	1200
Сцементированные, малопрочные	1800
Сланцы
Выветрившиеся, низкой прочности	2000
Окварцованные, прочные	2300
Песчаные, прочные	2500
Кремнистые, очень прочные	2600
Окремнелые, очень прочные	2600
Слабо выветрившиеся и глинистые	2600
Средней прочности	2800
Солончаки и солонцы
Мягкие, пластичные	1600
Твердые	1800
Суглинки
Легкие и лёссовидные, мягкопластичные без примесей	1700
То же, с примесью гальки, щебня, гравия или строительного мусора до 10% и тугопластичные без примесей	1700
Легкие и лёссовидные, мягкопластичные с примесью гальки, щебня, гравия, или строительного мусора более 10%, тугопластичные с примесью до 10%, а также тяжелые, полутвердые и твердые без примесей и с примесью до 10%	1750
Тяжелые, полутвердые и твердые с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора более 10%	1950
Супеси
Легкие, пластичные без примесей	1650
Твердые без примесей, а также пластичные и твердые с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10%	1650
То же, с примесью до 30%	1800
То же, с примесью более 30%	1850
Торф
Без древесных корней	800…1000
С древесными корнями толщиной до 30 мм	850…1050
То же, более 30 мм	900…1200
Трепел
Слабый, низкой прочности	1500
Плотный, малопрочный	1770
Чернозёмы и каштановые грунты
Твердые	1200
Мягкие, пластичные	1300
То же, с корнями кустарника и деревьев	1300
Щебень
При размере частиц до 40 мм	1750
При размере частиц до 150 мм	1950
Шлаки
Котельные, рыхлые	700
Котельные, слежавшиеся	700
Металлургические невыветрившиеся	1500
Прочие грунты
Пемза	1100
Туф	1100
Дресвяной грунт	1800
Опока	1900
Дресва в коренном залегании (элювий)	2000
Гипс	2200
Бокситы плотные, средней прочности	2600
Мрамор прочный	2700
Ангидриты	2900
Кремень очень прочный	3300

Плотность грунтов на практике определяет различными методами. В зависимости от влажности, структуры и механических свойств грунта применяют следующие методы определения плотности:

Источник

Что такое плотность почвы

Плотность почвы — масса единицы объема в т/м3 (или г/см3) абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении. Она характеризует взаимное расположение почвенных частиц и агрегатов с учетом пространства между ними. Плотность почвы оказывает влияние на поглощение влаги, газообмен, развитие корневой системы растений, интенсивность микробиологических процессов.Плотность почвы зависит от свойств минералов, образующих твердую фазу, гранулометрического состава, структуры и содержания органического вещества. Оптимальная плотность пахотного горизонта для большинства культурных растений — 1,0. 1,2 г/см3.

К физическим свойствам почвы относятся структура, водные, воздушные, тепловые, общие физические и физико-механические свойства. В данном разделе рассматриваются общие физические и физико-механические свойства, все остальные свойства — в специальных разделах.К общим физическим свойствам относятся плотность почвы, плотность твердой фазы и пористость.Плотностью почвы называется масса единицы объема сухой почвы, взятой в естественном сложении. Выражается в г/см3.Плотность твердой фазы почвы — это отношение массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при 4 °С.При определении плотности почвы измеряется масса почвы в единице объема со всеми порами, поэтому плотность почвенной массы, взятой в ненарушенном сложении, всегда меньше плотнос­ти твердой фазы почвы. Плотность минеральных почв и грунтов изменяется в широких пределах — от 0,9 до 1,8 г/см3, а торфя­ных — от 0,15 до 0,40 г/см3. Значения плотности твердой фазы почв и грунтов изменяются в пределах 2,4—2,8.Плотность почв зависит от минералогического, механического состава, а также от содержания в ней органических веществ, ее структурности, сложения и механической обработки, а плотность твердой фазы почв — минералогического состава и содержания органических веществ.С плотностью тесно связаны водный, воздушный и тепловой режимы почв. Для большинства сельскохозяйственных культур на суглинистых и глинистых почвах оптимальной является плот­ность 1,00—1,25 г/см3. Дальнейшее увеличение ее вызывает сни­жение урожайности.

Данные по определению плотности почвы и ее твердой фазы широко используются в почвоведении, земледелии, в сельскохо­зяйственной мелиорации. Ими четко характеризуют почвенный профиль, выявляя уплотненный (иллювиальный) горизонт, рых­лость или уплотненность пахотного горизонта. На основании по­казателей плотности почвы рассчитывают запасы в ней воды, гумуса, солей, питательных веществ.От плотности почвы нужно отличать ее твердость, под которой понимается сопротивление почвы сдавливанию или расклинива­нию, выражаемое в кг/см2.Данные по определению плотности твердой фазы почв исполь­зуют при определении механического состава почв пипеточным методом по Н. А. Качинскому, а также при расчете пористости почвы.Пористость — это суммарный объем всех пор между час­тицами твердой фазы почвы. Выражается она в процентах к об­щему объему почвы. Для минеральных почв интервал показате­лей пористости составляет 25—80 %.

43.понятия оптимальная и равновесная плотности почвы. Равновесная плотность — это плотность, которая формируется в необработанной почве (1–2 года) в естественном состоянии.При обработке почвы принимают во внимание засоренность полей и видовой состав сорняков, химические и водно-физические свойства почвы, степень окультуренности, строение пахотного слоя, сроки уборки предшественника.Лущение стерни дисковыми лущильниками на глубину 4–6 см уничтожает оставшиеся в поле сорняки и создает условия для прорастания их семян, осыпавшихся в почву. Прорастают зерна падалицы, на всходы которой откладывают яйца злаковые мухи и другие насекомые. Следующая за лущением глубокая зяблевая вспашка при хорошем обороте пласта, обеспечивающего полную заделку стерни, дает высокий эффект с точки зрения защиты растений. Она уничтожает проросшие сорняки и заделывает непроросшие семена в глубокие слои почвы, а также закрывает слоем почвы стерню и падалицу вместе с вредными насекомыми. Запашка стерни и падалицы — профилактическое мероприятие в борьбе с мучнистой росой, корневыми гнилями и другими заболеваниями зерновых. Лущение и культивация приводит к гибели до 70% хлебных жуков.Количественной характеристикой строения почвы служит вели­чина ее плотности. Различают равновесную и оптимальную плотности почвы. Равновесная плотность — это установившаяся плотность необработанной (1—2 года) почвы в естественном состоянии. Плотность почвы, при которой складываются благоприятные условия для роста растений и деятельности почвенных микроорганиз­мов, называют оптимальной.Изучение реакции культур на физическое состояние почв различного генезиса позволило выявить интервалы оптимальных зна­чений плотности почвы для зерновых и пропашных культур. Так, моделирование плотности сложения дерново-подзолистой среднеглинистой почвы показало, что в средние по увлажнению годы оптимальные ее параметры для зерновых колосовых культур составляют 1,1 — 1,3 г/см3, для пропашных — 1,0—1,2. Равновесная же плотность этой почвы находится в пределах 1,35—1,50 г/см3.Сопоставление показателей равновесной и оптимальной для ро­ста культур плотности позволяет определить необходимость обра­ботки почвы, в данном случае рыхления. Чем больше разность между этими величинами, тем интенсивнее и глубже должна обрабатываться почва. Например, с помощью вспашки дерново-подзолистой почвы ее плотность уменьшается с 1,4—1,5 до 0,8—0,9 г/см3 и почва приобретает рыхлое состояние. Плотность почвы зависит от гранулометрического состава, со­держания гумуса, водопрочных агрегатов, влажности почвы и дру­гих условий. Почвы тяжелого гранулометрического состава с большим содер­жанием илистой фракции и гумуса подвержены значительному на­буханию при увлажнении и разрыхлению. Это вызывает изменение как равновесной, так и оптимальной плотности.

Источник

Определение плотности почвы

Знание плотности почвы позволяет определить пористость, запасы влаги, элементы питания в почве, необходимые при расчете норм полива и количества вносимых удобрений.

Методика определения объемной массы.

Для определения объемной массы необходимо брать образцы почвы для анализа при ненарушенном сложении. Для выявления закономерности изменения плотности с увеличением глубины допускается взятие образцов с нарушением естественного сложения почвы.

Необходимо взять металлический бур-патрон и взвесить пустой вместе с двумя крышками. Для определения объема бура-патрона измерить его диаметр и высоту. Закрыть одну из крышек, в цилиндр совочком небольшими порциями насыпать воздушно-сухую почву, взятую с горизонта 0-25 см. Почву насыпать до верхней части цилиндра, при этом постукивать по его боковой части. После этого бур-патрон закрыть второй крышкой и взвесить вместе с воздушно-сухой почвой. Затем почву высыпать в тот же ящик, откуда она была взята, и повторить взвешивание второго и третьего образцов, взятых из того же ящика. Трехкратное взвешивание необходимо для получения более точного значения результатов.

Далее, точно таким же способом три раза насыпать в цилиндр и взвешивать почву со слоев 25 – 40 см и 40 – 100 см.

Массу воздушно-сухой почвы вычисляют путем вычитания из массы бура-патрона с воздушно-сухой почвы массы пустого бура-патрона. Массу абсолютно-сухой почвы рассчитывают с учетом поправки на влажность – 5%

Плотность (объемную массу) для каждого генетического горизонта рассчитывают путем деления массы абсолютно сухой почвы на объем бура-патрона.

Источник

§ 1. Плотность и порозность почвы

Класс по гранулометрическому составу	Плотность почвы [г/см 3 ]
Песок рыхлый 2	1.65 (1.5–1.75)
Песок связный 2	1.6 (1.5–1.7)
Супесь	1.5 (1.4–1.6)
Легкий суглинок	1.4 (1.3–1.5)
Средний суглинок	1.35 (1.3–1.4)
Тяжелый суглинок	1.3 (1.25–1.45)
Глина	1.25 (1.2–1.4)

Примечания:
1. В скобках приведён наиболее вероятный диапазон. В данной таблице приведены ориентировочные значения физических свойств. В реальных условиях при непосредственных определениях эти усредненные значения и пределы варьирования могут значительно отличаться в связи с содержанием органического вещества, оструктуренностью, сельскохозяйственной обработкой, растительностью и многими другими факторами, существенно изменяющими приведенные ориентировочные значения.
2. Природные пески почти всегда слоисты. Вследствие этого приведенные данные весьма ориентировочны.

Коэффициент пористости и удельный объём пор почвы полезны при характеристике изменения пор почвы при уплотнении, почвенных деформациях, трещинообразовании и т.д. В почвоведении традиционно используется общая порозность почв `epsilon`. 1

Получив величину суммарной агрегатной порозности, можно рассчитать межагрегатную порозность: 1

Знание величин порозности важно для оценки состояния почвы. Так, в хорошо агрегированной почве основные запасы питательных веществ, микроорганизмов, влаги находятся внутри агрегатов и именно агрегаты обуславливают почвенное плодородие. Снижение агрегатной порозности является свидетельством ухудшения физического состояния почв. Основная функция межагрегатного пространства это проведение потоков веществ. В основном по межагрегатному поровому пространству происходит перенос воды и растворенных в ней веществ. Поэтому нередко указывают, что агрегатное пространство это хранилище основных почвенных запасов, а межагрегатное пространство это транспортные пути. Таким образом, функции этих частей порового пространства почвы во многом различны (накопление и постепенное расходование воды и веществ из агрегатной порозности, быстрый транспорт веществ в профиле почв по межагрегатной), поэтому при анализе полученных величин следует делать соответствующие выводы. 1

Класс по гранулометрическому составу	Порозность (% объемный)
Песок рыхлый 2	37 (32–40)
Песок связный 2	38 (32–42)
Супесь	43 (40–46)
Легкий суглинок	47 (43–51)
Средний суглинок	49 (47–51)
Тяжелый суглинок	51 (49–53)
Глина	53 (51–55)

Примечания:
1. В скобках приведён наиболее вероятный диапазон. В данной таблице приведены ориентировочные значения физических свойств. В реальных условиях при непосредственных определениях эти усредненные значения и пределы варьирования могут значительно отличаться в связи с содержанием органического вещества, оструктуренностью, сельскохозяйственной обработкой, растительностью и многими другими факторами, существенно изменяющими приведенные ориентировочные значения.
2. Природные пески почти всегда слоисты. Вследствие этого приведенные данные весьма ориентировочны.

Значение плотности и порозности почвы

Излишне уплотнённая почва препятствует росту корней, содержит малое количество пор (то есть имеет низкую порозность). При низкой порозности в почве содержится мало воды, а при выпадении осадков поры быстро заполняются водой, что приводит к недостатку воздуха. 1

Излишне рыхлая почва имеет слишком большое поровое пространство и корни растений не имеют хорошего контакта с поверхностью твердой фазы, где содержатся в поглощенном состоянии многие элементы питания. 1

Проблема создания пахотного слоя, оптимального по физическому состоянию, по плотности – одна из важнейших проблем современной физики почв и агротехники. Она состоит в том, чтобы разрыхлить почву и не допустить уплотнения почвы тяжелой сельскохозяйственной техникой. Это требует своевременного проведения агротехнических работ, обязательно связанных с распашкой почвы. Почва особенно подвержена уплотнению при повышенной влажности. Стоит тяжелой технике лишь один раз заехать на поле, когда влажность несколько выше оптимальной для обработки, как поверхностный слой почвы становится излишне уплотненным. 1

Еще один аспект уплотнения – переуплотнение подпахотного слоя, так называемое накопительное, или подпочвенное, уплотнение. Действительно, под влиянием многократных проходов техники уплотнение наблюдается все глубже и глубже. Происходит образование подпахотного уплотненного, плохопроницаемого и для воды, и для воздуха слоя. Сложность в том, что контролировать внутрипочвенное уплотнение очень трудно: оно незаметно с поверхности почвы так, как видны, например, эрозия или поверхностное уплотнение. Анализ и прогноз этого явления тесно связан с оценкой физикомеханических свойств почв. 1

Таким образом, уплотнение как поверхностное, так и подпочвенное – весьма пагубное явление, неизменно сопровождающее интенсивное сельскохозяйственное производство. Вернуть же почву в прежнее состояние весьма затруднительно. С этим связан второй аспект проблемы – разуплотнение почвы. Как правило, разрыхлить поверхностный пахотный слой почвы несложно. Достаточно его вспахать, взрыхлить различными почвообрабатывающими орудиями. Но вот разрыхлить агрегаты – основное хранилище питательных веществ, воды, почвенной биоты – значительно сложнее. Агротехнические меры здесь не помогут. Восстановление внутриагрегатной порозности обязано деятельности почвенных микроорганизмов, накоплению специфических органических веществ. Необходимо применение органических и зеленых удобрений, влияющих на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, улучшающих состояние почвы. 1

Методики определения плотности и порозности почвы

Источник