土壤黏着性及其减轻土壤黏着性的技术

土壤黏着性（soil adhesion)是土壤在一定含水量条件下，土壤颗粒黏附在外物（例如农具）上的性质。土壤过湿耕作，土壤颗粒黏着农具，增大土壤颗粒与金属间的摩擦阻力，使耕作困难。

由于土壤中往往有水分存在，其黏着性实际上是指土壤颗粒-水-外物相互吸引的性能。土壤黏着力的大小也以单位面积上的力来表示。影响土壤黏着性的主要因素也是活性表面大小和含水量多少两方面。

就土壤含水量来说，开始出现黏着性时的含水量要比开始出现黏结性时的含水量大，这就是说，当在土壤水量低时，水膜很薄，土壤主要表现黏结现象；当含水量增加而水膜加厚到一定程度时，水分子除了能被土壤颗粒吸引外，也能被各种物质(例如农具、其他器具、人体）所吸引，表现出黏着性。使土壤出现黏着性的含水量称为黏着点。土壤含水量再继续增加，则水膜过厚，黏着性又减弱，当土壤表现出流体的性质时黏着性完全消失。而土壤因含水量增加不再黏附在外物上，失去黏着性时的土壤含水量称为脱黏点。所以土壤黏着性也是在一定含水量范围内表现的性质。

土壤耕作是农业生产中最繁重的生产过程之一，由于土壤对耕作机具的黏附，使犁耕阻力增加，为了克服土壤对耕作机具的黏附和摩擦所消耗的能量占耕地消耗总能量的30%～50%或更多。据估计，如果能将耕作时土壤黏附与摩擦所造成的能量损失减少10%,那么我国每年用于农田耕作的油耗便可减少7×107L。土壤耕作和土工建设中减轻土壤黏着性的技术主要有以下几个方面。

1、充注气体或液体

此法是通过专设系统以一定压力和一定方向向土壤与触土部件的接触面连续注人气体或液体，使界面形成气垫或液层，避免土壤与工作装置的表面直接接触，缩小黏附面积，并在减小土壤黏着力的同时，大大降低土壤与触土表面间的摩擦力。充注的气体主要是空气，有时也利用发动机的度气。充注的液体除水外，还有油性润滑剂、聚合物水溶液等。有的还同时充注气体和液体形成空气-乳状液润滑剂。

2、振动法

在垂直于触土部件黏附界面方向施加振动，使界面不断受到垂直界面的正反两方向力的反复作用。这样，一方面减轻土壤对工作装置表面的压实，缩小接触面积；另一方面可使接触面出现有利于土壤滑动的水分和空气，因此不用外界注水充气，黏附界面也能进行气液润滑。振动法必须专设振动装置和隔振装置。

3、电渗法

增加土壤与触土部件表面间的水膜厚度，土壤黏着力将会大大降低。对界面黏附系统施加一定的电场，可迫使十填水迁移到界面，从而增加水膜厚度，降低水的张力，达到减小土壤黏着力的效果。

4、表面改性土壤

土壤对触土部件工作面的黏附，主要是界面现象，只要能改变固体材料表面几个分子层材料的性质，就可以有效地改变触土部件的脱土性（脱土性强，意味着黏着力小）。研究表明，影响材料表面脱土性的重要因素之一是表面惜水性，憎水性强的材料，对土壤黏着力较小。为了减小举耕阻力，许多学者对率体曲面进行了改性研究。例如在犁体工作表面上涂一层熟石膏，用石蜡或亚麻仁油处理举体曲面，用陶瓷或聚四氯乙烯覆盖在犁壁上，其脱土性均比钢、铁、铝材料好。

5、表面改形

改变触土部件的宏观或微观的形状，通过缩小其与土壤的实际接触面积，使界面水膜不连续或造成应力集中来减小黏着力。表面改形结构简单，使用方便，无需增加动力，是一种较好的减小黏着力的方法。

6、仿生法

土壤中的动物，尤其生活在黏性土壤中的动物，经过亿万年的进化，在形态体表等多方面具有减小黏着力的特殊功能，因此从仿生学角度研究土壤动物的防黏机制和脱附规律，将是寻找机械触土部件减小黏着力的有效途径。

参考文献：

[1]徐建明.土壤学[M].北京：中国农业出版社，2019:175-176.