2. Фізико-механічні й технологічні властивості ґрунту та їх вплив на якість обробітку

Загальновідомо, що рівень і стабільність урожаїв значною мірою визначається якістю обробітку ґрунту, яка, в свою чергу, залежить від багатьох факторів і умов: правильного вибору технологічної опе­рації, конструкції застосованих знарядь (форми полиць плуга, типу лап культиватора та ін.), швидкості руху агрегату, строків прове­дення обробітку, фізичного стану ґрунту та його технологічних влас­тивостей. З метою правильного планування заходів обробітку і до­бору для них відповідного ґрунтообробного знаряддя потрібно знати фізико-механічні властивості ґрунту. Від технологічних властивос­тей ґрунту залежить опір, який долають знаряддя під час обробітку. Для подолання цього опору на ґрунтах з різними фізико- механічними і технологічними властивостями затрачається неодна­кова кількість енергії. Внаслідок цього технологічні властивості ґрунту впливають не тільки на якість обробітку, а й на продуктив­ність ґрунтообробних агрегатів, їх зношення, витрати палива. До основних фізико-механічних властивостей ґрунту належить зв’язність, липкість, пластичність і спілість.

Зв’язність — властивість ґрунту чинити опір зовнішнім силам (роздавленню і розклиненню), які намагаються роз’єднати ґрунтові часточки. Чим вища зв’язність, тим більше зусиль потрібно приклас­ти під час механічного обробітку. Зв’язність ґрунту залежить від гра­нулометричного складу, структури, вологості, вмісту гумусу, складу вбирних основ та ін. Найменшою зв’язністю характеризуються легкі ґрунти: піщані, супіщані, легкосуглинкові, опір яких під час оранки плугами з передплужниками коливається від 0,2 до 0,35 кг/см². Вищу зв’язність мають важкі суглинкові і глинисті ґрунти (0,55 — 0,8 кг/см²), а найвищу — солончаки і солонці (0,8 — 2,0 кг/см² і більше).

Малооструктурені розпилені ґрунти мають дуже високу зв’язність, тому під час обробітку вони погано кришаться. Чим з крупніших часточок складається ґрунт, тим менші його зв’язність і питомий опір при обробітку. Звідси найменше зусиль необхідно для обробітку піщаних ґрунтів, більше — суглинкових і супіщаних і найбільше — для обробітку глинистих ґрунтів. В останніх у сухому стані зв’язність досягає найбільшого значення. У міру зволоження глинистих і суглинкових ґрунтів зв’язність зменшується і досягає найменшого значення за вологості, яка характеризує їх фізичну спілість. Піщані ґрунти у сухому стані незв’язні. При їх зволоженні зв’язність дещо збільшується внаслідок виникнення на поверхні ґрунтових часточок водяних плівок. Подальше збільшення вологості знову знижує зв’язність ґрунту. Ось чому на піщаних ґрунтах, що мають низьку зв’язність, механічний обробіток можна вести у до­сить широкому інтервалі вологості.

Сприятливі умови для обробітку глинистих, солонцюватих ґрун­тів і солонців створюються за вузького інтервалу вологості, коли зв’язність найменша. Вміст значної кількості перегною (гумусу) під­вищує зв’язність легких і зменшує зв’язність засолених і важких за гранулометричним складом безструктурних ґрунтів. Зменшення зв’язності спостерігається також при вапнуванні кислих ґрунтів.

Пластичність — властивість ґрунту набирати наданої йому в зволоженому стані форми без утворення тріщин і зберігати її після припинення дії на ґрунт зовнішніх сил. Ця властивість характерна глинистим, суглинковим і частково супіщаним ґрунтам лише за пев­ного рівня вологості, оскільки у сухому та перезволоженому стані вони практично непластичні. Залежно від вологості розрізняють верхню і нижню межі пластичності ґрунту. Верхньою межею пластичності є вологість ґрунту, за якої ґрунт починає текти. Нижня межа пластич­ності — це найменше значення вологості, за якого ґрунт ще можна розкачати в шнур діаметром 3 мм без утворення на ньому тріщин. Пластичність ґрунту виражають у відсотках, визначають за різницею рівня вологості при верхній і нижній межі пластичності. Цей показник найвищий у солонцюватих, глинистих і суглинкових ґрунтах (7 —

17. %), нижчий — у супісках (7 %), відсутній — в піщаних ґрунтах.

Липкість — властивість, яка характеризується здатністю воло­гого ґрунту прилипати до різних предметів (робочих органів і коліс сільськогосподарських машин і знарядь). Прилипання збільшує тя­говий опір і погіршує якість обробітку. Липкість ґрунту виражають зусиллям (в г/см²⁾, необхідним для відривання металевої пластинки від вологого ґрунту (сухий не прилипає). Вологість ґрунту, за якої ґрунт вже не прилипає до знарядь, називають межею липкості. М. Качинський запропонував 5-бальну шкалу для оцінки липкості: граничнолипкий — не менше 15 г/см², сильнолипкий — 5 — 15; се- редньолипкий — 2 — 4; слаболипкий — 0,5 — 1,5; розсипчастий — 0,1 — 0,4 г/см².

З підвищенням вмісту глини і розпиленості структури липкість ґрунту зростає. Якщо на структурних ґрунтах прилипиння почина­лось лише при 60 — 70 % від НВ, то на розпилених — вже при 40 — 54 %. Підвищення ступеня насичення ґрунту кальцієм зменшує ве­личину прилипання, а натрієм — збільшує. Тому заміна в солонцю­ватих ґрунтах натрію кальцієм поліпшує агротехнічні властивості і знижує опір під час обробітку.

Спілість належить до важливих технологічних властивостей ґрунту. Це такий стан ґрунту, який характеризує його готовність до обробітку. Спілим вважають ґрунт, який не прилипає до знарядь обробітку, найкраще кришиться, розпушується і перемішується, не розпилюється, чинить найменший опір. Якість обробітку спілого ґрунту найвища. Розрізняють фізичну і біологічну спілість.

Фізична спілість залежить від вологості ґрунту. Інтервал її в свою чергу залежить від гранулометричного складу ґрунту, суми вбирних основ тощо. Значно ширшим інтервалом вологості характе­ризується спілість легких піщаних ґрунтів (40 — 90 % від НВ), вуж­чим — глинистих і суглинкових ґрунтів (50 — 65), а найнижчим — солонцюватих ґрунтів (40 — 50 % НВ). Тому фізична спілість піща­них ґрунтів навесні настає на 5 — 7 днів раніше, ніж суглинкових і на 7 — 10 днів раніше, ніж глинистих. Звідси і обробіток різних ґрун­тів можна розпочинати за неоднакової вологості (табл. 14).

Таблиця 14. Нижня і верхня межа вологості основних типів староорних середньо-суглинкових ґрунтів для обробітку, % до сухого ґрунту (за А. Проніним) Типи ґрунтів	Межа вологості			Інтервал вологості для обробітку
	нижня (утворення брил)	верхня (при­ липання)	допустимого	високоякіс­ ного
Дерново-підзолисті		11	22	12 - 21	15 - 18
Сірі лісові		14	24	15 - 23	17 - 18
Чорноземи		13	25	15 - 24	15 - 18
Каштанові		12	24	13 - 23	14 - 16
Каштанові солонцюваті		12	21	13 - 20	16 - 17
Сіроземи		14	21	12 - 24	—

Зі збільшенням швидкості руху агрегатів під час обробітку ґрун­ту інтервал оптимальної вологості зростає, а якість обробітку не по­гіршується.

У польових умовах фізичну спілість визначають візуально. Фізи­чно стиглим ґрунт вважають тоді, коли у разі здавлювання рукою з нього не виступає вода, а кинута на тверду площину з висоти 1,5 м грудка розсипається на окремі частинки. За фізичної спілості опір ґрунту на обробіток мінімальний. Серед фізичної розрізняють ще спілість затінення, яка характеризується залишковою вологістю ґрунту на час збирання врожаю. За такої спілості ґрунт обробляєть­ся набагато легше, ніж той, що після збирання культур за бездощо­вої погоди певний час не оброблявся.

Навесні, дещо пізніше фізичної, настає біологічна спілість, коли ґрунт прогріється до 10 — 15 °С. При цьому він стає пухкішим, набу­ває характерного запаху і внаслідок життєдіяльності мікроорганіз­мів збільшується його об’єм і накопичуються легкодоступні елемен­ти живлення, тому біологічно спілий ґрунт найкраще забезпечує потреби рослин повітрям і поживними речовинами.

Отже, лише добре знаючи основні фізико-механічні і технологічні властивості ґрунту та враховуючи, що дуже сухий ґрунт характеризу­ється високою зв’язністю, а перезволожений — значною липкістю, мо­жна творчо підійти до оптимізації строків проведення обробітку, щоб його якість була найвищою, а затрати на виконання — найнижчими.