МЕТОДЫЛАБОРАТОРНОГО ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ
Особенности почвы в значительной мере определяются ее физическими свойствами. Поэтому познание физических свойств имеет важное значение для производственной оценки почвы. Физические свойства почвы изучают для определения характера ее обработки, мелиоративных мероприятий и других сельскохозяйственных целей. Определение гранулометрического состава в поле дает возможность понять, почему одни почвы поспевают для обработки раньше, а другие позже, почему почвы содержат неодинаковое количество гумуса и элементов питания. По изменению гранулометрического состава определяют мощность почв и отдельных горизонтов, устанавливают границы между почвами.
ТЕМА 1. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ (МЕХАНИЧЕСКИЙ) И АГРЕГАТНЫЙ СОСТАВ ПОЧВЫ
Под гранулометрическим составом почв и грунтов подразумевают относительное содержание частиц различной величины. Гранулометрический состав оказывает влияние на ряд важных свойств почвы (пористость и водопроницаемость, усадка и набухание, водный, воздушный и тепловой режимы). Песчаные почвы бесструктурны, бедны органическим веществом и зольными элементами питания растений, но хорошо водопроницаемы и легко обрабатываются. Глинистые почвы, наоборот, плохо водопроницаемы, слабо аэрируются. С трудом обрабатываются, но богаты зольными элементами.
Почвы лесной зоны (в основном подзолистые) разнообразны по гранулометрическому составу (табл. 2), который является важным лесорастительным свойством почвы и в значительной мере определяет её плодородие. От гранулометрического состава почвы зависят структура почвы, пористость, водопроницаемость, адсорбционная способность и влагоёмкость, воздушный и тепловой режимы и соответственно тип растительности.
Так, в сосняках, содержание физической глины наиболее низкое. В почвах под такими лесами возрастает процентное содержание более крупных частиц (крупный, средний и мелкий песок). Под ельниками, по сравнению с сосняками, выше количество илистых и коллоидных частиц, иногда в 1 5 раза (Степочкина, Демиденко, 2002).
В процессе почвообразования гранулометрический состав почвы изменяется. Верхние горизонты почвенного профиля обогащаются илистыми частицами в результате накопления глинистых минералов и гумуса; при подзолообразовании, лессиваже и др. процессах происходит перенос илистых частиц или продуктов его распада из верхних горизонтов в нижние. По гранулометрическому составу почвы и, особенно по содержанию илистой фракции можно судить о динамике и особенностях почвообразовательного процесса.
Для экологических исследований механический (гранулометрический) состав почвы имеет огромное значение, так как он во многом определяет условия накопления и миграции химических элементов. Например, глинистые почвы накапливают больше микро- и макроэлементов, чем песчаные.
Содержание почвенных частиц различной величины определяется различными методами гранулометрического анализа. В результате этого выделяются следующие группы частиц определенного размера – гранулометрические фракции. Фракции отличаются минеральным составом и свойствами.
Существует два основных принципа построения классификаций частиц:
Первый принцип классификации - на основании содержания фракции физической глины (частиц менее 0,01 мм) и физического песка (более 0,01 мм) учитывая доминирующую фракцию и тип почвообразования. Разработана Н.А. Качинским и принята в России и в некоторых других странах.
Второй принцип классификации - на основании относительного содержания фракций песка, пыли и глины по Аттербергу. Международная классификация, классификации общества почвоведов (SSSA) и общества агрономов (ASSA) США. Для определения названия почвы используют треугольник Ферре.
Однозначного перехода от одной классификации к другой не существует, однако используя кумулятивную кривую выражения результатов гранулометрического состава можно назвать почву по обеим классификациям.
Треугольник Ферре (Soil Texture Triangle) – это графическое изображение гранулометрического состава грунта в треугольных координатах.
В мире также широко применяется определение механического состава почвы по треугольнику Ферре: по одной стороне откладывается доля пылеватых (silt, 0,002—0,05 мм) частиц, по второй — глинистых (clay, <0,002 мм), по третьей — песчаных (sand, 0,05—2 мм) и находится место пересечения отрезков. Внутри треугольник разбит на участки, каждый из которых соответствует тому или иному гранулометрическому составу почвы. Тип почвообразования при этом не учитывается.
Общепризнанной классификацией в России является система Н.А. Качинского[1] (1965). В ней для более полной характеристики почвы по гранулометрическому составу введено понятие преобладающих фракций
Согласно ей выделяют следующие группы частиц (табл. 1)
Таблица 1.
Группы частиц по Н. А. Качинскому (Качинский, 1965)
| Название фракций механических элементов | Описание | Размеры фракции, мм | |
| Камни | Частицы крупнее | > 3 | |
| Гравий | 3-1 | ||
| Песок | крупный | 1-05 | |
| средний | 0,5 - 0,25 | ||
| мелкий | 0,25 - 0,05 | ||
| Пыль | крупная | 0,05 - 0,01 | |
| средняя | 0,01 - 0,005 | ||
| мелкая | 0,005 - 0,001 | ||
| Ил | грубый | Частицы меньше | 0,001 - 0,0005 |
| тонкий | 0,0005 - 0,0001 | ||
| Коллоиды | < 0,0001 |
По гранулометрическому составу почвы и грунты большей частью представляют совокупности различных частиц. По соотношению содержания частиц различной величины почвы классифицируют на ряд разновидностей. Наиболее крупные группы разновидностей – пески, супеси, суглинки и глины (табл. 2).
Таблица 2.
Классификация почв по механическому составу (по Н.А. Качинскому)
| Основное наименование разновидностей почвы | Содержание физической глины (< 0,01 мм), % | Содержание физической песка (> 0,01 мм), % | ||||
| почвы | почвы | |||||
| лесные | степные и субтропики | солонцы и солонцеватые | лесные | степные и субтропики | солонцы и солонцеватые | |
| песчаные почвы (пески) | ||||||
| Рыхлопесчаная | 0-5 | 0-5 | 0-5 | 100-95 | 100-95 | 100-95 |
| Связнопесчаная | 5-10 | 5-10 | 5-10 | 95-90 | 95-90 | 95-90 |
| супесчаные почвы (супеси) | ||||||
| Супесчаная | 10-20 | 10-20 | 10-15 | 90-80 | 90-80 | 90-85 |
| суглинистые почвы (суглинки) | ||||||
| Легкосуглинистая | 20-30 | 20-30 | 15-20 | 80-70 | 80-70 | 85-80 |
| Среднесуглинистая | 30-40 | 30-45 | 20-30 | 70-60 | 70-55 | 80-70 |
| Тяжелосуглинистая | 40-50 | 45-60 | 30-40 | 60-50 | 55-40 | 70-60 |
| глинистые почвы (глины) | ||||||
| Легкоглинистая | 50-65 | 60-75 | 40-50 | 50-35 | 40-25 | 60-50 |
| Среднеглинистая | 65-80 | 75-85 | 50-65 | 35-20 | 25-15 | 50-35 |
| Тяжелоглинистая | >80 | >85 | >65 | <20 | <15 | <35 |
Существует много методов определения гранулометрического состава почв – от предельно простых полевых приёмов для отнесения почвы к песчаной, супесчаной, суглинистой или глинистой до сложных методов с использованием специальной аппаратуры.
Ниже приводится описание двух методов гранулометрического анализа. Оба метода довольно просты, могут быть выполнены в любых условиях и поэтому рекомендуются для массовых анализов при лабораторных занятиях или в полевых ботанических описаниях.
В полевых условиях гранулометрический состав почвенных горизонтов определяется приблизительно, без установления процентного содержания частиц различной величины. Метод распознания гранулометрического состава сводится к следующим поочередным операциям: растирание сухого образца почвы на ладони, установление на ощупь и на глаз наличия песка или пыли, скатывание увлажненного образца в шарик или шнур. Пользуясь осязательным (тактильными) и зрительным ощущениями, устанавливают степень выраженности двух физических свойств почвы – связности и пластичности. Оба эти свойства совершенно по-разному выражены у почв разного гранулометрического состава. Но если первое свойство проявляет себя при сухом состоянии почвы, то второе – при влажном. Комочек почвы разминается между пальцами или на ладони.
Согласно общему правилу, чем больше тратиться усилий на разминание агрегатов, тем тяжелее почва. Растирать следует самым тщательным образом, так как не до конца растертые мелкие микроагрегаты можно ошибочно принять за песчаные частицы. Далее растертую массу почвы смачивают водой. Количество воды, необходимой для получения максимальной вязкости образца, каждый раз устанавливают эмпирически. Поэтому воду следует добавлять понемногу, постоянно разминая влажную массу пальцами. Затем из полученной массы стараются скатать шарик, который потом стараются скатать в шнур, который затем сгибают в кольцо и тем самым определяют его прочность на разрыв.