Влияние структуры почвы на растения хорошо демонстрировал опыт А. И. Ахромейки, проведенный еще в 30-х годах. А. И. Ахромейко взял почву, целиком состоящую из агрегатов — комочков размером один — три миллиметра. Часть образца растер и посеял в оба варианта растения. В растертой почве появилось меньше всходов, чем в комковатой. Оставив одинаковое количество растений в каждом варианте, А. И. Ахромейко получил урожай и убедился, что на распыленной почве он оказался выше. Этот опыт заставил академика В. Р. Вильямса отметить, что комковатая почва в первую очередь способствует лучшему прорастанию растений. Очень часто оказывается достаточным сделать комковатым самый верхний, сантиметровый, слой почвы, чтобы заметно повысить урожай растений.
Не менее важны и другие физические свойства почвы; например, механический состав. Песок, супесь, суглинок, глина обладают разным плодородием в одинаковых условиях. В них по-разному корень контактирует с почвой, неодинакова доступность воды при прочих равных условиях, в природе на них образуются разные биогеоценозы и т. д. Механический состав определяет многие другие свойства почвы, такие, как водопроницаемость, плотность, твердость. Недаром Н. А. Качинский, посвятивший всю жизнь изучению механического состава почв, говорил, что почвенное плодородие — это в первую очередь благоприятный водный и тепловой режимы, которые, естественно, в значительной степени зависят от физических свойств почвы, в частности от механического состава.
Водонепроницаемые горизонты почвы могут резко ухудшить состояние растений, привести к застою влаги, отравлению корней без доступа кислорода. Не менее опасна для растений провальная водопроницаемость, когда вода уходит в глубокие слои почвы, теряясь для растений.
Высокая плотность почвы затрудняет проникновение корней в нее. Это явление особенно четко проявляется на слитых почвах, развитых у нас в Предкавказье и Молдавии, в Индии, африканских странах. В слитых почвах корни осваивают лишь небольшой объем, поэтому они не могут использовать весь запас питательных веществ. Удобрения на этих почвах очень эффективны.
Растениям вредна и низкая плотность, так как в этом случае почва в летний период уплотняется, что может привести к разрыву корней.
Важность физических свойств почвы для получения высоких урожаев послужила толчком к возникновению агрофизики. Само название первым применил М. Вольни. А в 30-е годы нашего века по предложению академика А. Ф. Иоффе был создан Агрофизический институт в Ленинграде. Многие важные исследования современной агрофизики связаны с этим институтом, в частности работы по влиянию полимеров на создание комковатой структуры почв, изучение доступности воды растениям и др.
Одновременно была создана другая школа физиков почв — в Московском университете. Эта школа связана с именем Н. А. Качинского. Он разработал систему анализов физических свойств почв, дал им агрономическую оценку.
В Почвенном институте им. В. В. Докучаева проблемами физики почв долгое время занимался профессор А. А. Роде. Он разработал основы учения о почвенной влаге, построил классификацию почвенной влаги, ее доступности для растений. Благодаря А. А. Роде была составлена детальная методика исследования почвенной влаги, подытожившая большой многолетний опыт советских и зарубежных ученых и практиков. Именно детальное изучение водных свойств почв позволило затем приступить к анализу типов водного режима.
К физическим свойствам почв традиционно относят тепловой режим, а также такие признаки, как набухание при увлажнении и усадка при высыхании.
Ясно, что физические свойства определяют систему обработки почв, конструктивные особенности почвообрабатывающих орудий и другой сельскохозяйственной техники. Традиционно этими вопросами занимаются агрономы, особенно известна школа академика В. П. Горячкина из Тимирязевской академии. В. П. Горячкин разработал технологию почв, систему изучения физических свойств почв и воспитал множество ученых и практиков, успешно работающих в области земледелия.
Такое внимание к физическим свойствам почв не случайно. Жизнь растений, проникновение корней в почву, существование микроорганизмов и почвенных животных связаны с физическими свойствами почв.
Не менее важны физические свойства для инженерных сооружений: дорог, водохранилищ, гидростанций и пр. Проектирование и строительство этих и аналогичных объектов требуют знания физических свойств почв.