农业概论第五章 土壤物理机械性质2016.4.5
土壤的物理机械性质
粘着性大小,以粘着强度( N/cm2 )表示。
第一节
土壤的结持性
1.影响土壤粘着性大小的因素
(1)土壤含水量:含水少时,粘着性小,含水增多,粘着 性增大。随土壤水分进一步增加,水膜加厚,吸水力减小, 粘着强度降低。当含水量增多至土壤成流体状态时,粘着性 消失。 (2)土壤质地:土粒越细,粘着性越强。 (3)农机具材料的性质:农机具所用材料的亲水性,直接 影响土壤的粘着强度。亲水性强,易粘着,反之不易粘着。 (木料易粘着,塑料不易粘着) (4)土壤有机质含量、结构性:有机质多、结构性好的土 壤,粘着性低。
力。
第一节
土壤的结持性
3.土壤粘结性与土壤耕作的关系
粘结力大,耕作时易形成大土块,即使经 耙耱也会形成小于0.25mm的团聚体,破 坏土壤结构。 粘结力增加农机具对土壤作用的阻力和附 着力。
第一节
土壤的结持性
二、土壤的粘着性
土壤的粘着性:土壤粘附于其它物体的性质称土壤
的粘着性。 粘着性是土粒-水-外物分子间相互作用的结果。
第一节
土壤的结持性
三、土壤的可塑性
土壤在外力作用下,能塑造成任意形状而不破裂,并 在去掉外力以后仍能保持新形状的性质,称土壤塑性。
塑性仅在一定含水量范围才能表现出来。
干土无塑性,随土壤含水量增加 至土粒表面 形成一薄层水膜时 因水膜张力作用使土粒粘结在 一起 当外力大于水膜的张力时 土粒相互滑动 使土体变形。外力消失时,土粒仍被水膜粘结力保持 在土体变形后的位置上 土壤就表现出塑性。
第一节
土壤的结持性
塑性下限(塑限) :土壤开始出现塑性时的最 小含水量。
塑性上限(液限或流限):土壤能够保持塑性 的最大含水量。 塑性指数:塑性上限与塑性下限之差。它反映 土壤塑性的强弱。
土壤的物理机械性质及其对车辆行驶性能的影响
土壤的物理机械性质及其对车辆行驶性能的影响 (长安大学 机制十班 2504091027 陕西 西安 710064) 摘要:土壤是工程机械的作业对象,又是其支承基础。
土壤的物理机械性质直接影响工程机械的作业阻力、运行阻力,牵引性能及运行通过性。
实际土壤是不同粒度土粒的混合物。
不同粒度土粒的相对含量直接影响土壤的性质。
在车轮向前滚动的过程中,除了直观的向前运行的滚动之外,在车轮与地面的接触区内的各个接触点还存在着不同程度的相对滑动。
通过轮与地接触面的摩擦产生驱动力,以及车轮在各接触点的径向变形的差异是产生车轮与地面相对滑动的基本原因。
轮地接触区内各单元面积的滑动摩擦力之总和就构成了牵引力。
关键词:物理机械性质 相对滑动 牵引力1.土壤的物理机械性质土壤是工程机械的作业对象,又是其支撑基础。
土壤的物理机械性质直接影响工程机械的作业阻力,行驶阻力,牵引性能及运行通过性。
1.1土的形成及结构土是经岩石风化作用(包括物理风化、化学风及生物风化)后,以不同的搬运方式,在不同的地点堆积下来的自然产物。
土的结构:自然界中的土,是以颗粒或颗粒的集合体形式存在的。
土粒或土粒集合体的大小、形状、相相互排列与联结的综合特征,称为土的结构。
土的结构可分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结在结构。
(1)单粒结构为沙粒和碎石的特征,是由土粒在水或空气中,在其自身重力作用下沉落堆积而成的。
(2)蜂窝结构多为颗粒细小的粘土所具有的结构形式。
粒径在0.002-0.02mm 的土粒在水中沉积,下沉途中碰上已沉积的土粒时,由于土粒间分子引力对其自身重力而言已足够达,便停留在最初接触点上不下降,形成孔隙很大的蜂窝状形状。
(3)絮状结构是颗粒最细小的粘土所具有的结构形式。
粒径小于0.002mm 的土粒能够在水中长期漂浮,不因自重而下沉,当水中加入某些电解质后,颗粒间的排斥力减弱,运动着的土粒凝聚成絮状物下沉,形成类似蜂窝状但孔隙却很大的结构。
1.2土的构造土的构造可分为:层状、分散、裂隙、结构状结构1.3土的结构性与灵敏度也能保持原有结构与含水量不变的是原状土;土样的结构已收到人为的破坏或水分发生变化称为非原状土。
第五章 土壤物理性质
X、Y、Z相 同发育
野外判定土壤结 构,让其自然散 碎,所呈形状
块状
X、Y发 育
片状
Z 发育
柱状
土壤结构类型示意图
三、土壤团聚体
团聚体指土粒通过各种自然过程的作用而 形成的直径<10mm的结构单位。 (一)团聚体的形成 团聚体形成的过程是一个渐进的过程。大 体上可分为两个阶段。第一阶段是矿物质和次 生粘土矿物颗粒,通过各种外力或植物根系挤 压相互默结,凝聚成复粒或团聚体。第二阶段 是团聚体或复粒再经过胶结、根毛和菌丝体的 固定作用形成团聚体。
粗 砂
中 砂 物理性砂粒 细 砂 粗粉砂 中粉砂 物理性粘粒 细粉砂 粘 粒
1~0.25 0.25~0.05 0.05~0.01 0.01~0.005 0.005~0.001 <0.001
3 我国土粒分级标准
由中国科学院南京土壤研究所于1978 年提出,是按我国习惯用标准,并结合群 众意见综合而成的土粒分级标准。
第三节 土壤孔隙状况
一、土粒密度
土粒密度是单位容积土粒的质量。土粒 密度曾称土壤比重,单位是g/cm2。
二、土壤密度
土壤密度又称“土壤容重”,指 单位容积土壤的质量。根据干土和湿士
质量,又可分别为干土壤密度和湿土壤
密度。
三、土壤孔隙状况
(一)土壤孔隙度
土壤孔隙度指单位土壤总容积中的孔
隙容积。土壤孔隙度一般不直接测定,而
(三)团聚体与土壤肥力的关系 1 创造了土壤良好的孔隙性 2 水气协调土温稳定
3 保肥供肥性能良好
4 土质疏松、耕性良好
(四)团聚体的崩解 1.机械破坏 2.物理化学破坏 3.生物破坏
(五) 良好土壤结构-团粒聚体的培育
1 深耕结合施用有机肥料 2 种植绿肥 3 合理耕作 4 施用上壤结构改良剂
第5章 土壤物理机械性质
5.3 土壤黏着力和黏结力
5.3.1 土壤黏着力的测定
土壤黏着力是指土壤在湿润状态下黏附的外物(农具、车轮 等)上的性质,实际是土壤颗粒—水—外物相互吸引的性质。
土壤黏着力的大小与土壤颗粒组成、结构、有机质含量和土壤 湿度有密切关系。黏土及无结构的土壤具有较大的黏着力,质地 较砂以及有良好结构的土壤黏着力较小。
5.2 土壤塑性
土壤塑性是指土壤在一定含水量的条件下,由外力作用,可 以改变形状,并在外力消失后仍能保持其形状的性质。
土壤具有可塑性是因为土壤的片状黏粒间因水膜的连接,使 土粒间可以相互滑动,但不断裂的。
土壤塑性与土壤含水量有关,由含水量的多少可定出可塑性 上限和可塑性下限,其差值为土壤可塑性(塑性指数)。土壤可 塑性越大,说明土壤具有可塑性的含水量范围约宽,土壤可塑性 越强。
用木棒粉碎风干土,并过0.5或1.0mm土筛,土样作为待测定土样。 称过筛土样30~50g放于玻璃缸中加水搅拌至土样呈稠状,接近流限(可塑上 限),盖好盛稠状土样的容器,静置24小时,使容器内土样达到最大膨胀值。将膨胀 值达最大值的土样置入矩形金属或有机玻璃缸(5×3×2cm)中(缸内壁于装土样前 抹底层凡士林),称重,如没有特制容器,可用大铝盒做为盛膨胀土样容器。将容器 中土样表面抹平,并在土样表面刻入不太深的对角线沟。然后置于空气中风干。土样 收缩,并与容器壁离开形成缝隙,测量干缩的土样长度及厚度,小心取出土样,用滤 纸擦掉土表凡士林油。随之再将土样置于烘箱中(105℃)烘至恒重。 测量容器中土样干、湿前后容积:干缩容积按对角线长度与厚度计算)、对角线 长度以及含水量变化值(差值),分别计算土样的线性收缩系数、体积收缩系数及湿 度收缩系数。
土块压碎后,分别放入铝盒中,测定其土样含水量(于105℃烘箱中,烘 至恒重)。
第五章土壤的力学性质与耕性-PPT课件
A)在塑性范围内,土壤最易被压缩,水膜增厚,具有润滑作用。
B)水分少时干,粘结力和内摩擦力大,不易被压缩。 C)水分大于塑限,水对压力具有支撑作用。 2)有机质:有弹性,并可促进团聚体形成。 3)代换性阳离子种类:Na+ K+离子多,土粒分散,扩散层厚(土粒外水膜 厚),土壤可压缩程度高。
第二节 土壤耕性
第一节 土壤力学性质
三、土壤塑性
1、概念:一定含水量下,土壤在外力作用下改变形状,当外力撤消或 土壤干燥后,仍能保持这种变形的特性。 2、土壤塑性实质:由片状粘粒和水膜造成的。片状粘粒在一定含水量 下平行排列,土粒间出现水膜。
第一节 土壤力学性质
三、土壤塑性
3、影响因素:影响粘结性因素都会影响土壤塑性 1)水分:过干过湿无塑性 A)下塑限:随含水量增加,土壤出现塑性的土壤含水量为下塑限。 B)上塑限:随含水量增加,土壤失去塑性的土壤含水量为上塑限。 C)塑性范围 D)塑性值:上塑限和下塑限的差称为塑性值。塑性值越大塑性越强。 强塑性(粘土)大于17 塑性土(壤土)大于-17 弱塑性(砂壤土)小于7 无塑性(砂土)0 2)质地:粘粒增加,下塑限,上塑限,塑性值均增大。 3)代换性阳离子种类。 4)有机质数量:不改变塑性值,但能提高上、下塑限。 5)结构。
二、土壤压板问题
3、预防措施 产生压板因素有:农机具挤压、人畜践踏、自然因具设计 农机作业是主要原因
A)发展四轮驱动拖拉机,轮式拖拉机增加轮胎亮度直径,链轨拖拉机增 中链轨长宽。轮式比链轨压板严重些。
B)发展施转式或振动式农具,农机切土部分要锋利。
2)避免过湿作业 3)提高作业速度,压板减轻,但牵引力增加 4)减少作业次数,采用少耕法,免耕法
第二节 土壤耕性
土壤的物理机械性质
3.压力增加,最适压实含水量(指土壤压实
至最大密度的含水量)降低。因为较大压力下,
土壤孔隙度降低,土粒表面形成水膜需要的水
分减少。 4.在压应力和剪应力同时起作用情况下,压 应力是土壤压实的主要原因,在含水量高时, 剪应力的压实作用增加。
第四节
土壤的压缩和压实
二、耕作栽培中的土壤压实问题
(一)土壤压实的概念 土壤压实:指在农机具作用下,土壤压缩、容 重加大,孔隙减少至影响作物生长时,称为~。
土壤抗剪切的力包括:摩擦力和粘结力。
S=C+P· tgφ
S―抗剪强度; C―粘结强度; P―正压应力; φ―内摩擦角
当农机具作用于土壤时,对土壤施 加剪力,土壤会发生形变,随作用力增 加,土壤发生形变达到最高值时,作用 力再增加,土壤则破碎,抗剪阻力迅速 下降。
第三节
土壤的抗剪强度
(二)影响土壤抗剪强度的因素
推广适合的少耕法、免耕法,尽量减少耕作次
数。
土壤的物理机械性质复习思考题
1、什么叫土壤的结持性?结持性包括哪三种类型,影响结持 性的因素如何?
2、土壤粘结性、粘着性、可塑性对土壤耕作有何影响? 3、土壤的摩擦力有哪几种?影响土壤摩擦力的因素是什么? 4、什么是土壤的抗剪强度?其影响因素有哪些? 5、什么是土壤压缩与压实?简述产生土壤压实的原因及土壤 压实对土壤耕作和作物生长的影响。 6、防止土壤压实的主要方法有哪些?
第一节
土壤的结持性
三、土壤的可塑性
土壤在外力作用下,能塑造成任意形状而不破裂,并 在去掉外力以后仍能保持新形状的性质,称土壤塑性。
塑性仅在一定含水量范围才能表现出来。
干土无塑性,随土壤含水量增加 至土粒表面 形成一薄层水膜时 因水膜张力作用使土粒粘结在 一起 当外力大于水膜的张力时 土粒相互滑动 使土体变形。外力消失时,土粒仍被水膜粘结力保持 在土体变形后的位置上 土壤就表现出塑性。
植物生产环境-土壤物理机械性与耕性
土壤的物理机械性与耕性土壤在受到外力作用时,显现出来各种不同的动力学特征,包括粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性以及其他受外力作用后而发生形变的性质。
一、土壤物理机械性(一)土壤黏结性土壤黏结性是指土粒与土粒之间由于分子引力而相互粘结在一起的性质。
(二)土壤黏着性土壤的黏着性是指土粒黏附于外物上的性能,是由土粒—水膜—外物之间相互吸附而产生的。
影响土壤粘结性和粘着性的因素有:1.土壤质地土壤愈细,接触面愈大,粘结性和粘着性愈强,所以粘质土壤的粘结性和粘着性都很显著,耕作困难。
砂质土则粘结性和粘着性弱,易于耕作。
2.土壤含水量含水量愈少,土粒距离愈近,分子引力愈大,粘结性愈强,故干燥土块破碎甚为困难。
随着水分含量增加,水膜使土粒间的距离加大,分子引力减弱,粘结性减小。
土壤干燥时无粘着性,随着水分含量的增加,粘着性逐渐增强。
因为此时土粒与外物间有水膜生成。
但是当水分过多时(一般认为大约超过土壤饱和持水量的80%以后),由于水膜太厚而降低了粘着性,直到土壤开始呈现流体状态时,粘着性逐渐消失。
所以粘质土壤在水分较多时进行耕作,常因土壤粘着于农具而感到费力;而土壤在清水条件下犁耙却很少受粘着性的影响。
3.土壤结构团粒结构可使土团接触面减少,因而其粘结性和粘着性降低,土壤疏松易耕。
据试验,在相同质地条件下,有团粒结构土壤的粘结性比无团粒结构土壤要小2-6倍。
4.土壤腐殖质含量腐殖质含量增加可减弱粘土的粘结性,因为腐殖质在土粒外围形成薄膜,改变了粘粒接触面的性质。
也可减低粘性土壤的粘着性,腐殖质的粘结力和粘着力都比砂土大,因而腐殖质可以改善砂质土过于松散的缺点。
5. 土壤代换性阳离子的组成不同的阳离子种类可影响土粒的分散和团聚。
钠、钾等一价阳离子可使土粒分散,导致粘结性、粘着性增大。
二价钙、镁离子能促使土壤胶体凝聚,土粒间的接触面积减少,从而降低土壤的粘结性和粘着性。
(三)土壤胀缩性土壤吸水体积膨胀,失水体积变小,冻结体积增大,解冻后体积收缩这种性质,称为土壤的胀缩性。
农业概论第五章 土壤物理机械性质2016.4.5
也易遭破坏。
第四节 土壤的压缩和压实
一、土壤压缩 (一)概念:土壤压缩是指在外力作用下, 土壤容积的减少。 • 主要是孔隙容积减少。 • 土壤可以在低压力或高压力下压缩。压缩时可能有剪应力或 没有剪应力。
• 土壤压缩的主要原因是土粒的定向排列和胶体微粒体积的变
化。 • 农机具对土壤的压缩属于低压力,同时有剪应力。
(2)土壤的内摩擦系数要大,有结构的土壤内摩擦系数大, 有利脱土。 (3)土壤与金属的外摩擦系数要小,要用摩擦系数低的材料, 或提高金属表面光洁度。
(4)土壤对金属的粘着性要小,土壤含水量少,土粒和金属 之间不足以形成水膜;土壤含水量超出一定范围,水膜厚度 增加,土壤水吸力减小,粘着性降低。 (5)农具与前进方向所成的角度应保持最小。
(三)土壤压实的原因
• 过度耕作:耕作机具都有压实土壤的一面,超出需要的过度
耕作是压实土壤的主要原因之一。
• 土壤过湿时耕作:土壤在塑性状态时最易造成土壤压实。
• 农机具的接地压力太大
正常情况下,播前整地、播种、镇压的接地压力应小于56 N/cm2,而夏、秋耕是为10-15 N/cm2。目前拖拉机轮胎的接 地压力为8-16 N/cm2,播种机轮子为12-19 N/cm2,收获机(康 拜因)为18-23 N/cm2。现有农机具田间作业,不可避免的导致 土壤压实。
• 金属等表面特性;
• 土壤水分;
• 土壤质地:土粒越细,土粒与金属的接触面积越
大,摩擦力越强;反之,则小。
二、土壤的内摩擦性质
土壤内摩擦力的大小,决定于土壤所受的正压力和 内摩擦系数。 •土壤内摩擦系数随着土壤质地的变粗而增大,这 与土壤的外摩擦系数刚好相反。因为较大的土粒,
其表面不平与互相嵌合的程度较大,因而内摩擦系
第五章土壤物理性质.docx
第五章土壤物理性质第一节土壤质地土壤质地,我们在第二章中曾提过一点,这一章中我们要比较详细地讲一下。
1.土壤颗粒的分级土壤是曲固体、液体和气体所组成,其中的固体部分是由许多大小不等的颗粒所组成。
不同的颗粒,他们在成分上和性质上都不一样,人们为了便于研究,就把这些土粒按照他们的直径大小排队,再根据一定的尺度范围把这些颗粒归为儿组,这些土壤颗粒组,就称为土壤粒级。
(图)世界各国所采用的划分标准,即尺度范围是很不一致的。
就现在来说,世界上主要有3种划分标准,就是国际制、原苏联制和美国制。
我国在解放询是美国制,解放后变成苏联制,这倒不是苏联制标准好,而是政治原因。
到1975年,我们国家由中科院南京土壤所和西北水保所共同拟定了一套我国自己的土壤粒级划分标准,但是,用起来比较麻烦, 有一些地方也不完善,所以,用的人不多。
目前来看,在我国用的比较广泛的,述是苏联制的分类标准,也就是所谓的卡庆斯基的标准。
这种分类方法,是将土粒分成了:粒级石砾砂砾粉粒粘粒颗粒直径(mm)大于I 1・0.05 0.05-0.001 小于0.001为了便利起见,人们也可以把土壤粒级分为:物理性砂粒和物理性粘粒两类: 物理性砂粒是直径大于0.01mm的颗粒,物理性粘粒是小于或等于0.01mm的颗粒。
有的同学可能会问,为什么按这个标准来划分?依据是什么?这个划分依据就是土粒的性质。
我们马上要将讲到。
2.土壤各粒级的性质2. 1.石砾:直径大于lmm的颗粒,他们是岩石风化后残留物。
因此,他们大都保留了母岩的矿物组成,一般情况下,他们的速效养分很少,保水能力很差。
2. 2.砂粒:直径在1-0.05mm,他们主要是岩右中难风化的矿物,比如,石英、口云母等。
砂粒儿乎没有吸附阳离子的能力,而且颗粒之间非常松散,不能相互粘结。
颗粒间的孔隙多是-•些大孔隙,所以,他们容易透气、透水,但保水能力较弱。
2. 3.粘粒:直径小于0.001mm,粘粒的矿物组成是一些次生矿物,它的表而积很大,所以,吸附离子的能力很强。
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三、土壤可塑性
1.土壤塑性的概念
土壤在外力作用下,能塑造成任意形状而不
破裂(没有裂缝),并在去掉外力以后仍能保持
新形状的性质,称为土壤塑性或可塑性。
沙土湿时可塑成型,但干燥后塑性破碎,因 此沙土无塑性。
2、土壤塑性的实质
由片状粘粒和水膜造成的。水分增加至土粒间出现水膜, 在水膜张力的作用下,相邻土粒粘结在一起;当外力大于这 些水膜张力时,土粒就互相滑动,使土体变形。
力增加,最适压实含水量降低,因为较大压力下,土壤孔
隙度降低,土粒表面形成水膜需要的水分减少。 4. 在压力和剪应力同时起作用情况下,压力是土壤压实的主 要原因,在含水量高时,剪应力的压实作用增加。
二、耕作栽培中的土壤压实
(一)土壤压实的概念 • 在农机具作用下,土壤压缩、容重加大,孔隙 减少至影响作物生长时,称为土壤压实,或称 压板。
4、土壤粘结性与土壤耕性
1) 粘结力大,土壤不易碎散,耕作时将形成许
多大的土块,为了使土块碎散,需要采取耙压等作业,
结果形成大量小于0.25mm的团聚体,破坏土壤结构。
2)粘结力是土壤抗剪强度的主要组成部分,对
土壤阻力、农机具的附着力等起重要作用。
二、土壤粘着性
1.土壤粘着性
土壤依附于其他物体的性质,称为土壤粘着性。粘着 性的大小,以粘着强度( N/cm2)表示。 土壤在一定含水量条件下,土粒粘附在外物(如农具)
数较大。
二、土壤的内摩擦性质
土壤的内摩擦系数与含水量的关系
•土壤水分多时,水膜起润滑作减少,直至接近于 零。因为粘重土壤渗水慢,在饱和条件下,水分对压力产生 支承作用。
•质地较轻的土壤,摩擦系数也随水分增加而减少,但当水
分超过塑性上限后,因为质地较轻的土壤渗水快,所以能维 持一定的摩擦系数值。
土壤结持性包括粘结性、粘着性和塑性。
一、土壤粘结性
1.土壤粘结性的概念
土壤抵抗外力压碎及裂开的性质称为土壤粘结性。
粘结性的大小以压碎或拉断单位面积断面土柱所需的力
表示(N/cm2)。
粘结性原来是指同种物质或同种分子相互粘结的性质,
由于自然条件下没有绝对干燥的土壤,所以土壤粘结性是土 粒-水-土粒之间一些不同力作用的结果。
(1)土壤粘着农具时,降低耕作质量,增加阻力,
所以农具的脱土作用是很重要的。
(2)土壤粘着农具后,翻动的土壤通过粘着在农具
上而流动。
(3)有人指出,土壤粘着在农具上的原因是由于土
壤的粘结强度小于土壤的粘着强度。
3、土壤粘着性与土壤耕性
有学者提出控制土壤粘着农具的因素
(1)土壤粘结性要大,干燥的土壤粘结性最大,脱土最好。
二、土壤坚实度的影响因素
1. 土壤含水量影响较大 土壤坚实度和含 水量之间成负的线性 相关。 含水量越大,坚
实度越小,但砂土无
此关系。
二、土壤坚实度的影响因素
2. 结构性 团粒结构土壤坚实度小;碱土死板,含Na+多, 干燥时土壤坚实度很大。 3. 土壤容重 在含水量相同时,土壤坚实度随着土壤容重的 增加而增大;含水量增加时,差异逐渐缩小。
3.土壤塑性的影响因素
1)土壤水分:过干过湿无塑性 a.土壤表现塑性的最低含水量,即土壤刚刚开始表现出可塑 性的含水量称为可塑下限(或下塑限)。 b.土壤表现可塑性的最大含水量称为可塑上限(或上塑限)。
c.上下塑限之间的含水量称为塑性范围,其含水量差值称为
塑性值(或塑性指数)。 d.塑性值大的土壤,可塑性强,塑性值小的土壤,可塑性弱。 强塑性土(粘土)大于17,塑性土(壤土)大于7 小于17, 弱塑性(砂壤土)小于7 ,无塑性(砂土)0。
(二)作用力和土壤含水量对土壤压缩的影响
1. 土壤压缩至一定密度需要的作用力,随土壤湿度的增加而 成指数性减少;在一定含水量条件下,压实密度随施加的 力的增加而成指数性增加。 2. 在一定作用力下,随着含水量增加,压实密度增加,当含 水量达最大值后,含水量增加则密度下降。 3. 土壤压实至最大密度的含水量,称为最适压实含水量。压
粘着点—使土壤出现粘着性的含 水量称为粘着点。 脱粘点—随着含水量的增加失去 粘着性的土壤含水量称脱粘点。
2、土壤粘着性的影响因素
2)质地:土粒越细,粘着性越强。 3)农机具材料的性质:农机具所用材料的亲水性, 影响土壤的粘结强度。
亲水性强,容易粘着;亲水性差,不易粘着。
3、土壤粘着性与土壤耕性
(二)影响土壤抗剪强度的因素
2. 土壤质地:粘粒含量增加,土壤粘结性增大,而 内摩擦系数减小。一般农机具的压力下,一定量粘 粒引起的粘结性的变化,比摩擦系数的变化对抗剪 强度的影响要大。土壤越粘重,抗剪强度越大。 3. 土壤容重:容重越大,土壤越紧密,土粒咬合越 大。土壤被剪切时,首先要克服土粒的咬合作用, 才能产生相对的滑动,因此抗剪强度增大。
(二)影响土壤抗剪强度的因素
1. 土壤水分 水分对土壤抗剪强度的影响,分为两种情况。 1) 土块抗剪强度 土块、团粒结构和团聚体被剪切时,土壤抗剪强度主要由分 子内聚力形成的粘结力起作用,所以含水量低,抗剪强度大。随 着含水量的增加,抗剪强度迅速降低。 2) 整体抗剪强度 整体抗剪强度是指耕层土壤被剪切时的抗剪强度。耕层土壤 比较疏松,主要是由水膜弯月面力形成的粘结力起作用。因此, 当土壤含水量在塑限以下时,土壤的抗剪强度随着水分的增加而 增加,直到接近塑性下限时达最大值,然后下降,含水量达塑性 上限时,已降到很小的数值。
(三)土壤压实的原因
• 过度耕作:耕作机具都有压实土壤的一面,超出需要的过度
耕作是压实土壤的主要原因之一。
• 土壤过湿时耕作:土壤在塑性状态时最易造成土壤压实。
• 农机具的接地压力太大
正常情况下,播前整地、播种、镇压的接地压力应小于56 N/cm2,而夏、秋耕是为10-15 N/cm2。目前拖拉机轮胎的接 地压力为8-16 N/cm2,播种机轮子为12-19 N/cm2,收获机(康 拜因)为18-23 N/cm2。现有农机具田间作业,不可避免的导致 土壤压实。
(2)土壤的内摩擦系数要大,有结构的土壤内摩擦系数大, 有利脱土。 (3)土壤与金属的外摩擦系数要小,要用摩擦系数低的材料, 或提高金属表面光洁度。
(4)土壤对金属的粘着性要小,土壤含水量少,土粒和金属 之间不足以形成水膜;土壤含水量超出一定范围,水膜厚度 增加,土壤水吸力减小,粘着性降低。 (5)农具与前进方向所成的角度应保持最小。
(三) 土壤抗剪强度与土壤耕作的关系
1.土壤水分低时
结构良好的土壤:整体抗剪强度低,而土块、团聚体抗剪强度
高,此时耕作,虽然土块不易破碎,但也不易破坏土壤结构。 结构不良土壤:土块和整体土壤的抗剪强度相仿,此时耕作, 原有土块不易散,并且形成新土块。 2.土壤水分增加时 在整体抗剪强度增加的同时,土块抗剪强度却迅速下降。此时, 土块抗剪强度<整体抗剪强度,耕作时土块易碎,而团粒结构
上的性质。土壤过湿耕作,土粒粘着农具,增加土粒与金
属间的摩擦阻力,使耕作困难。 土壤粘着性实质:土粒—水—外物相互吸引的性能。
2、土壤粘着性的影响因素
1)土壤含水量:土壤粘着性强度决定于土壤水分和外 物形成的水膜面积以及土壤水吸力。
土壤水分低时,土粒和金属等外物之间 不能形成水膜,而且由于土壤的粘结性强, 土壤不能粘附在外物上。 水分增加至土粒和外物之间形成水膜 时,才有粘着性。当水分增加到水膜面积最 大时,粘结强度达到最大值。水分进一步增 加,水膜加厚,土壤水吸力减小,粘着强度 降低,当土壤成流态时,粘结性消失。
一、土壤的外摩擦性质
1. 外摩擦力的产生有三个阶段:
• 土壤干燥阶段,摩擦系数较小;
• 土壤水分增加,土壤出现粘着性时,摩擦系数增
大,水分增至接近液限时,摩擦系数最大;
• 水分超过液限时,水膜起润滑作用,摩擦系数成
一常数,甚至减小。
一、土壤的外摩擦性质 2. 影响土壤外摩擦力大小的因素
• 单位面积上所受正压力大小;
三、土壤坚实度的应用
1. 土壤性状的指标 土壤坚实度不能说明某一土壤性状及其变化。 在土壤耕作前后,测定土壤坚实度的变化,可以 反映出土壤性状的差别。 测定不同深度的土壤坚实度,可以说明上下 层土壤性状的差别。
C:由干—湿,粘结力
无—有—最大—小—流
体;
A、B:由湿—干,
粘结力 无—有—较大— 更大 (A-粘土;B-砂土)。
土壤粘结性与土壤水分的关系
3、土壤粘结性的影响因素
2) 质地
土壤质地越细,比表面积越大,粘结力越强。粘土比表面积
大,粘结力强。 3) 阳离子种类 K+ 、Na+离子多,土壤高度分散,粘结性增强,相反Ca2+、 Mg2+为主,土壤发生团聚化,粘结性弱。 4)有机质含量 腐殖质能增加砂土的粘结力,但由于腐殖质是多孔体,又 能减少黏土的粘结力。壤土的粘结力大于砂土,小于粘土。
2.土壤粘结力
一种是分子内聚力(范德华力和静电引力等),
另一种是水膜的弯月面力。
1)分子内聚力的作用距离很短,只有在土粒紧密
接触时才起作用。
2)在含水量较低时,土粒接触点形成水膜,由于
弯月面力的作用将土粒粘结在一起。
3、土壤粘结性的影响因素
1) 土壤水分含量
在适度含水量时粘结力最大。水分的变化过程也会影响到土壤粘结力。
也易遭破坏。
第四节 土壤的压缩和压实
一、土壤压缩 (一)概念:土壤压缩是指在外力作用下, 土壤容积的减少。 • 主要是孔隙容积减少。 • 土壤可以在低压力或高压力下压缩。压缩时可能有剪应力或 没有剪应力。
• 土壤压缩的主要原因是土粒的定向排列和胶体微粒体积的变
化。 • 农机具对土壤的压缩属于低压力,同时有剪应力。
• 金属等表面特性;
• 土壤水分;
• 土壤质地:土粒越细,土粒与金属的接触面积越