Виды почв по гранулометрическому составу

Классификации почв по гранулометрическому составу

Классификация почв по гранулометрическому составу

— подразделение п. и грунтов на группы по содержанию в них различных гранулометрических фракций. В СССР в настоящее время наиболее широко распространена классификация Н. А. Качинского, в которой основное подразделение производится по соотношению содержания песка физического и глины физической, более дробное — по соотношению содержания пыли и ила.

В настоящее время получили распространение два основных принципа построения классификаций:

· На основании содержания физической глины с учётом доминирующей фракции и типа почвообразования. Разработана Н.А. Качинским и принята в России и в некоторых других странах.

• 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.

Почва — сложная полидисперсная система, состоящая из четырех фаз: твердой (минеральные и органические частицы), жидкой (почвенный раствор), газообразной (почвенный воздух) и живой (почвенные организмы).

Твердая фаза почв и почвообразующих пород состоит из частиц различного размера. Отдельные частицы (гранулы) называются механическими элементами. В почве преобладают минеральные частицы, образовавшиеся при выветривании горных пород. Кроме минеральной части в почве содержатся органические частицы, происхождение которых обусловлено биологическими процессами; наличие небольшого количества органо-минеральных фракций в почве связано с процессами взаимодействия минеральных и органических компонентов. Близкие по размеру и свойствам частицы объединяют в следующие фракции
Частицы более 1 мм называют скелетом почвы, менее 1 мм — мелкоземом. В мелкозем входят: физический песок (частицы более 0,01 мм) и физическая глина (частицы менее 0,01 мм). В разных почвах содержание мелких и крупных фракций сильно варьирует.

Гранулометрическим составом почвы называют соотношение частиц различной крупности, выраженное в процентах.

Физические свойства почвенных фракций зависят от их размера (табл.).

Почвы состоят из фракций механических элементов, находящихся в различных количественных соотношениях. Различные фракции механических элементов имеют неодинаковые физические и химические свойства.

В основе классификации почв по гранулометрическому составу лежит соотношение фракций физической глины и физического песка. В классификации, предложенной Н. А. Качинским, учитываются генетические особенности почв (табл.).

Классификация почв по гранулометрическому составу (по Н. А. Качинскому)

В указанных в таблице трех типах почвообразования элементарные глинистые частицы обладают различной способностью склеиваться в микроагрегаты — комочки размером менее 0,25 мм. Способность к агрегированию зависит от содержания в почве ила, гумуса, СаСO₃ и др. При одном и том же содержании физической глины в почвах с лучшей агрегированностью и структурностью создаются более благоприятные водные и воздушные свойства, чем в неагрегированных почвах. В суглинистых и глинистых степных почвах содержится больше физической глины, чем в подзолистых почвах и солонцах, поэтому в степных почвах способность к агрегированию выражена лучше.

Согласно приведенной выше классификации, сначала различают почвы по соотношению физической глины и песка, а затем учитывают преобладающие фракции. Полное название почвы по гранулометрическому составу дают с учетом трех фракций: глины, песка и преобладающей фракции. Причем фракцию, имеющую более высокий показатель, ставят в конце названия почвы. Например, если в подзолистой почве содержится 10 % песка, 52 % крупной пыли, 15 % средней и мелкой пыли, 23 % ила, то по гранулометрическому составу она относится к среднесуглинистой иловато-крупнопылеватой. В состав этой почвы входит 35 % физической глины и 65 % физического песка, а преобладающими фракциями являются крупная пыль — 52 % и ил — 23 %.
Источник:http://www.zoodrug.ru/topic3557.html

28. Показатели физического состояния почв.

29. Вода в почве. Категории почвенной воды. Водные свойства почв. Водный режим почв. Почвенный раствор.

Вода в почве играет важную роль во многих процессах, про­текающих в ней. Это выветривание и образование новых мине­ралов, гумусообразование и бесчисленное множество химических и физико-химических реакций, теплорегулирование и т. д. Наземные растения системой своих побегов постоянно расходуют воду на испарение и транспирацию. Эта вода извлекается корнями растений из почвы. Растения потребляют значительное количество воды на жизненные процессы, рост, образование тканей. Расход воды на транспирацию зависит от обеспеченности рас­тения питательными веществами, агрофизического состояния по­чвы, влажности воздуха й содержания воды в почве. Практически единственный источник снабжения растений водой — почвенная влага.
Вода в почве имеет разные физические свойства в зависимости от взаимного расположения и взаимодействия молекул воды между собой и с другими фазами почвы (твердой, газовой, жидкой). Ча­сти воды, обладающие одинаковыми свойствами, получили название форм почвенной воды.

Категории (формы) и состояния почвенной воды.Вода в почвах неоднородна. Разные ее порции имеют разные физические свойства (термодинамический потенциал. теплоемкость, плотность, вязкость, удельный объем, химический состав, подвижность молекул, осмотическое давление и т. д.), обусловленные характером взаимного расположения и взаимо­действия молекул воды между собой и с другими фазами поч­вы — твердой, газовой, жидкой. Порции почвенной воды, обла­дающие одинаковыми свойствами, получили название категорий или форм почвенной воды.

В истории почвоведения было предложено много классифи­каций категорий воды, содержащейся в почве. Наиболее сов­ременной и полной является классификация, разработанная А. А. Роде (1965), которая приводится ниже. Согласно этой классификации в почвах можно различать следующие пять кате­горий (форм) почвенной воды.

1 Твердая вода — лед. Твердая вода в почве — это лед, являю­щийся потенциальным источником жидкой и парообразной воды, в которую он переходит в результате таяния и испарения. Появ­ление воды в форме льда может иметь сезонный (сезонное промерзание почвы) или многолетний («вечная» мерзлота) характер. Поскольку почвенная вода — это всегда раствор, температура замерзания воды в почве ниже 0°С.

2 Химически связанная вода (включает конституционную и кристаллизационную). Первая из них представлена гидроксильной группой ОН химических соединений (гидроксиды железа, алюминия, марганца; органические и органоминеральные сое­динения; глинистые минералы); вторая — целыми водными моле­кулами кристаллогидратов, преимущественно солей (полугид­рат — CaS0₄*½Н2O, гипс — CaS0₄*2H₂0, мирабилит — Na₂S0₄*10H₂0). Конституционную и кристаллизационную воду иногда объединяют общим понятием гидратной или кристаллогидратнойводы.
Эта вода входит в состав твердой фазы почвы и не является самостоятельным физическим телом, не передвигается и не обладает свойствами растворителя.

3Парообразная вода. Эта вода содержится в почвенном воз­духе порового пространства в форме водяного пара. Одна и та же почва может поглощать различное количество паров воды из атмосферного воздуха, что зависит от упругости пара: чем она больше, т. е. чем ближе припочвенный воздух к состоянию насыщения водяным паром, тем больше количество парооб­разно поглощенной воды в почве. Вообще говоря, почвенный воздух практически всегда близок к насыщению парами воды, а небольшое понижение температуры почвы приводит к его насы­щению и конденсации пара, в результате чего парообразная вода переходит в жидкую; при повышении температуры имеет место обратный процесс. Парообразная вода в почве передви­гается в ее поровом пространстве от участков с высокой упру­гостью водяного пара к участкам с более низкой упругостью (активное движение), а также вместе с током воздуха (пассив­ное движение)

4 Физически связанная, или сорбированная, вода. К этой категории относится вода, сорбированная на поверхности почвенных частиц, обладающих определенной поверхностной энергией за счет сил притяжения, имеющих различную природу. При сопри­косновении почвенных частиц с молекулами воды последние притягиваются этими частицами, образуя вокруг них пленку. Удержание молекул воды происходит в данном случае силами сорбции.

Прочносвязанная вода. Прочносвязанная вода — это вода, поглощен­ная почвой из парообразного состоя­ния. Свойство почвы сорбировать парообразную воду называют гигро­скопичностью почв, а поглощенную таким образом воду — гигроскопиче­ской (Г). Таким образом, прочносвязанная вода — это вода гигроскопическая. Она удерживается у поверхности почвенных частиц очень высоким давлением — порядка (1-2) • 10 9 Па, образуя вокруг почвенных частиц тончай­шие пленки. Высокая прочность удержания обусловливает полную неподвижность гигроскопической воды. По физическим свойствам прочносвязанная (гигроскопическая) вода прибли­жается к твердым телам. Плотность ее достигает 1,5—1,8 г/см 3 , она не замерзает, не растворяет электролиты, отличается повы­шенной вязкостью и не доступна растениям.

Источник

Гранулометрический состав почв и почвообразующих пород и его значение

Твердая фаза почв и почвообразующих пород состоит из обломков (частиц) первичных и вторичных минералов, органического вещества (гумуса) и органо-минеральных соединений, которые называются механическими элементами.

Механические элементы находятся в твердой фазе почв в раздельно-частичном состоянии, а также в виде агрегатов разной формы и величины.

Классификация механических элементов и их свойства

Свойства механических элементов твердой фазы почв и почвообразующих пород, химический и минералогический составы меняются от их размера довольно отчетливо, а иногда и резко, что послужило основанием для разделения их на группы, или фракции.

Такая группировка называется классификацией механических элементов. Наибольшее признание получила классификация механических элементов Н. А. Качинского.

Названия фракций механических элементов

Размеры фракций, мм

Камни > 3 Гравий 3—1 Песок: крупный 1—0,5 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 0,001—0,0005 тонкий 0,0005—0,0001 коллоиды

Камни (>3 мм) — обломки горных пород и минералов, водопроницаемость провальная, элементы питания находятся в труднодоступной форме.

Гравий (3—1 мм) — обломки первичных минералов, водопроницаемость провальная, водоподъемная способность отсутствует, влагоемкость очень низкая (

Песок (1—0,05 мм) — обломки первичных минералов, среди которых преобладают кварц и полевые шпаты; по мере уменьшения диаметра частиц песка возрастает содержание кварца как минерала, более устойчивого к выветриванию; водопроницаемость высокая, низкая водоподъемная способность (от нескольких до 50 см) и низкая влагоемкость (3—10 %).

Пыль крупная (0,05—0,01 мм) — близка по минералогическому составу к фракциям песка, но водные свойства несколько лучше, не участвует в структурообразовании.

Почвы, обогащенные крупной и средней пылью, после дождя и последующего высыхания заплывают с образованием поверхностной корки, отрицательно влияющей на водно-воздушные свойства пахотного горизонта, что может привести к гибели всходов растений; устраняется это боронованием.

Пыль средняя и мелкая (0,01—0,001 мм) — в этих фракциях по сравнению с крупной пылью уменьшается количество кварца и полевых шпатов, особенно в мелкой пыли.

В мелкой пыли больше слюд, роговой обманки, характерно наличие вторичных минералов и гумусовых веществ; частицы средней пыли практически не участвуют в структурообразовании.

А частицы мелкой пыли способны к коагуляции и структурообразованию; влагоемкость и водоподъемная способность высокие; водопроницаемость низкая.

Частицы твердой фазы почвы крупнее 1 мм (камни и гравий) называют скелетной частью, а менее 1 мм — мелкоземом.

Учитывая, что каждая фракция (группа) механических элементов обладает определенными свойствами, от которых зависят показатели плодородия, принято определять их процентное содержание и процентное соотношение.

Процентное содержание каменистой и гравелистой фракций определяют на основе просеивания образца почвы через почвенные сита, а в основу метода разделения по размеру фракций мелкозема положены скорости их падения в воде, рассчитанные по формуле Дж. Т. Стокса.

Классификация почв и почвообразующих пород по гранулометрическому составу

Суммарное процентное содержание фракций мелкозема от 1 до 0,01 мм называют физическим песком, менее же 0,01 мм — физической глиной, а их процентное соотношение — гранулометрическим составом.

Именно это процентное соотношение использовано для характеристики гранулометрического состава, потому что все главнейшие свойства почв особенно резко изменяются на переходе размера частиц мелкозема через 0,01 мм.

В таблице 8 приведена классификация гранулометрического состава Н.А. Качинского (краткая шкала), в которой каждому определенному процентному соотношению физической глины и физического песка дано свое название, заимствованное из народного лексикона.

Эта классификация получила в почвоведении наибольшее признание.

В таблице 8 для краткости не приводится процентное содержание физического песка, а подразумевается, что на него приходится все остальное (до 100 %) процентное содержание мелкозема размером 0,01—1 мм.

8. Классификация почв по гранулометрическому составу Н. А. Качинского

I. Краткая шкала

Краткое название по гранулометрическому составу

Содержание физической глины (частиц 80

II. Классификация почв по каменистости

Степень каменистости почвы

Чем больше физической глины в твердой фазе почв, тем тяжелее их обрабатывать, поэтому в агрономической практике различают почвы тяжелые и легкие.

К тяжелым относятся глинистые и тяжелосуглинистые почвы, почвы легко- и среднесуглинистые менее тяжелые по гранулометрическому составу, легкими называют супесчаные и песчаные почвы.

В почвах более тяжелых при равных условиях с легкими (плотность, гумусность и т. д.) в одном и том же объеме твердой фазы содержится в естественных условиях больше воздуха и влаги вследствие повышенной пористости и суммарной удельной поверхности частиц мелкозема.

Так как воздух — плохой проводник тепла, а вода обладает высокой теплоемкостью, то тяжелые почвы нагреваются солнцем медленнее легких, поэтому в агрономической практике их называют холодными, а легкие почвы — теплыми.

Из таблицы 8 видно, что для почв разных типов почвообразования при одном и том же гранулометрическом составе (начиная с супеси) содержание физической глины разное.

Это связано с тем, что частицы физической глины почв разных типов почвообразования обладают разной способностью к агрегатированию, имеют неодинаковый качественный состав и свойства. Например, в солонцах и сильносолонцеватых почвах содержится повышенное количество обменного катиона натрия.

В результате усиливаются связность почв при высыхании и липкость при увлажнении. Из-за этого солонцы и сильносолонцеватые почвы на одну градацию тяжелее почв подзолистого типа почвообразования, которые содержат в почвенном поглощающем комплексе повышенное количество водородных ионов, усиливающих дисперсность твердой фазы.

Почвы степного типа почвообразования вследствие хорошей гумусированности (гуматного типа гумуса), высокой насыщенности почвенного поглощающего комплекса катионами кальция и магния обладают повышенной способностью к агрегатированию.

Поэтому они при одном и том же содержании физической глины являются более легкими по сравнению с минеральными почвами других типов почвообразования.

Кроме кратких названий почв и почвообразующих пород по гранулометрическому составу (см. табл. в почвоведении используют также полные названия, в которых к краткому названию добавляют названия двух преобладающих по содержанию групп фракций мелкозема: песчаной (1—0,05 мм), крупнопылеватой (0,05—0,01 мм), пылеватой (0,01—0,001) или иловатой ( 3 мм), то в зависимости от их процентного содержания к названию по гранулометрическому составу мелкозема добавляют название по степени каменистости (см. табл. 8). Например, суглинок легкий пылевато-песчаный среднекаменистый (при содержании камней 5—10 %).

Значение гранулометрического состава

Гранулометрический состав определяет практически все свойства почв, поэтому его необходимо учитывать в работе агронома.

Чем тяжелее гранулометрический состав, тем богаче минералогический состав почв, больше валовых и подвижных элементов питания растений, активнее совершаются гумусово-аккумулятивные процессы и процессы структурообразования.

Выше поглотительная способность, теплоемкость, влагоемкость, биогенность почв, ниже водо- и воздухопроницаемость и т. д. Таким образом, гранулометрический состав влияет на основные показатели плодородия.

От гранулометрического состава зависят:

1. течение в почвах микро-, мезо- и макропроцессов;
2. формирование морфологических особенностей почвенных профилей.

Гранулометрический состав влияет на интенсивность развития водной и ветровой эрозий, на проходимость транспорта по грунтовым дорогам.

От гранулометрического состава зависят технологические особенности агроприемов:

• сроки проведения полевых работ,
• дозы минеральных удобрений,
• наиболее целесообразное размещение на пахотных угодьях сельскохозяйственных культур с теми или иными видами обработки почв и т. д.

От гранулометрического состава зависят затраты топлива на обработку почв, на земляные работы.

Какой же гранулометрический состав лучше для земледелия? Многие наиболее благоприятные свойства и режимы складываются в легко- и среднесуглинистых почвах.

Однако при хорошей оструктуренности почв, например черноземов, лучшими будут тяжелосуглинистые и глинистые почвы. В агрономической практике используют приемы, позволяющие при необходимости регулировать гранулометрический состав. На песчаных почвах проводят глинование, на глинистых — пескование.

Контрольные вопросы и задания

1. Что называется механическими элементами?
2. Назовите фракции механических элементов и их размер.
3. В чем главные отличия фракций механических элементов по составу и свойствам?
4. Одинаковы ли минералогический состав и свойства фракций механических элементов почв разных природных зон?
5. Что такое гранулометрический состав почв и какие краткие его названия вы знаете?
6. Как дается почве полное название по гранулометрическому составу?
7. Какие почвы называют тяжелыми и легкими, теплыми и холодными и почему?
8. Почему почвы разных типов почвообразования при одинаковом содержании физической глины могут отличаться по гранулометрическому составу?
9. Какое влияние оказывает гранулометрический состав на плодородие почв, течение почвенных процессов и технологические особенности проведения агроприемов?
10. Какой гранулометрический состав почв считают лучшим для земледелия и можно ли его регулировать?

Источник