Значение гранулометрического состава для свойств почвы

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

Экологическое значение гранулометрического состава почвы

Гранулометрический состав — важнейшая характеристика почвы. От нее зависят очень многие свойства почвы и ее плодородие. Гранулометрический состав оказывает существенное влияние на водно-физические, физико-механические, воздушные, тепловые свойства, окислительно-восстановительные условия, поглотительную способность, накопление в почве гумуса, зольных элементов и азота.

Гранулометрический состав играет существенную роль при регулировании водного режима почв и проведении оросительных и осушительных мелиораций. Велико его влияние на скорость просыхания почв, он определяет различное сопротивление почв воздействию почвообрабатывающих орудий в связи с неодинаковой липкостью и плотностью песчанных и глинистых почв.

Песчаные и супесчаные почвы легко поддаются обработке и называются легкими, а тяжелосуглинистые и глинистые почвы — тяжелыми.

Существенную роль играет гранулометрический состав в тепловых свойствах почв: легкие почвы относятся к более «теплым», т. е. быстрее оттаивают и прогреваются. Тяжелые почвы считаются «холодными».

Это имеет большое значение на северной границе распространения земледелия. Гранулометрический состав почв часто определяет ландшафтный облик громадных территорий в различных природных зонах земли: глинистые такыры и песчаные барханы в пустынях, сосновые боры на песках таежного нояса и т. д.

Высокая значимость гранулометрического состава в почвообразовании и в плодородии почв определяет постоянное внимание к его изучению как ученых, так и практиков сельского хозяйства. Это важнейшее условие среды обитания растений. Его экологическая значимость прежде всего определяется тем, что с гранулометрическим со ставом связаны богатство или бедность почв. Обычно чем легче гранулометрический состав, тем меньше в почвах гумуса и элементов питания растений. По мере возрастания количества илистых частиц увеличивается и потенциальное плодородие. Однако потенциальное плодородие зависит не только от богатства почвы, но и от ее физического состояния. Так, очень тяжелые глинистые почвы хотя и могут содержать много гумуса и элементов питания, но снижают свое плодородие из-за ухудшения физических свойств. Это характерно для слитых почв черноземной полосы и долин рек, серых и бурых лесных почв, каштановых почв сухих степей. Негативное влияние высокого содержания глинистых частиц в почвах может быть компенсировано их хорошей оструктуренностью. Такие свойства типичны для черноземов, имеющих хорошую структуру при глинистом составе, для сероземов, обладающих карбонатной микроагрегатностью, для красных и желтых аллитных почв с железистой псевдопесчаной агрегатностыо.

Не все растения одинаково реагируют на гранулометрический состав почв. Несмотря на большую экологическую приспособленность к почвам различного гранулометрического состава, есть определенный оптимум для каждой группы культур, и это необходимо учитывать при разработке мероприятий по рациональному использованию земель. Например, черешня и картофель неплохо плодоносят на тяжелосуглинистых черноземах. Однако наибольшая урожайность, лучшее развитие наблюдается на супесчаных и легкосуглинистых почвах. Есть целая группа растений-псаммофитов, предпочитающих песчаные местообитания: житняк сибирский, кумарчик песчаный, саксаул, овес песчаный, сосна и др. Многие растения, такие как кукуруза, слива, вишня, ель, дуб и другие, не выносят песчаных почв

Особенно важно учитывать гранулометрический состав почв при выборе участков под многолетние насаждения, так как ошибки, допущенные при закладке садов и виноградников, обнаруживаются слишком поздно и чреваты значительными затратами труда и средств

Структура почв

Структура почвы — взаимное расположение структурных отдельностей (агрегатов) определенной формы и размеров.

Выделяются три группы структурных отдельностей в почвах

— микроагрегаты 10 мм.

Агрегаты состоят из соединенных между собой частиц (механических элементов). Они удерживаются в сцепленном виде в результате коагуляции коллоидов, склеивания, слипания под действием сил Ван- дер-Ваальса, остаточных валентностей и водородных связей, адсорбционных и капиллярных явлений в жидкой фазе, а также с помощью корневых тяжей, гифов грибов и слизи микроорганизмов.

Различают три основных типа структуры:

1. кубовидный (равномерное развитие структуры по трем взаимно перпендикулярным осям)

2. призмовидный (развитие структуры главным образом по вертикальной оси

3. плитовидный (развитие структуры по горизонтальным осям).

Каждый тип в зависимости от характера ребер, граней подразделяется на роды, а в зависимости от размера — на виды.

Рис. Виды структурных отдельностей почв (по С.А. Захарову)

I тип: 1) крупнокомковатая, 2) среднекомковатая, 3) мелкокомковатая, 4) пылеватая, 5) крупноореховатая, 6) ореховатая, 7) мелкоореховатая, 8) крупнозернистая, 9) зернистая, 10) порожистая. II тип: 11) столбчатая, 12) столбовидная, 13) крупнопризматическая, 14) призматическая, 15) мелкопризматическая, 16) тонкопризматическая. Ш тип: 17) сланцевая, 18) пластинчатая, 19) листовая, 20) грубочешуйчатая, 21) мелкочешуйчатая.

Таблица Классификация структурных отдельностей почв (по С.А. Захарову)

Почва может быть структурной и бесструктурной.

При структурном состоянии масса почвы разделена на отдельности той или иной формы и размеров.

Бесструктурное состояние имеют почвы, в которых механические элементы либо не соединены между собой в более крупные агрегаты (рыхлый песок), либо залегают сплошной сцементированной массой.

В песчаных и супесчаных почвах механические элементы обычно находятся в раздельно-частичном состоянии. Суглинистые и глинистые почвы могут быть структурными и бесструктурными.

Каждому типу почв и отдельным генетическим горизонтам

свойственны определенные типы почвенных структур. В полевых условиях рекомендуется на лицевой стенке разреза вырезать небольшой образец грунта и подбросить его несколько раз на ладони или лопате. При этой операции образец распадается на структурные отдельности, их внимательно рассматривают, определяют степень однородности, размер, форму и характер поверхности. Данные наблюдений заносятся в полевой дневник.

Если структура неоднородна, то для ее характеристики используется двойное название (например, пылевато-комковатая или ореховато-глыбистая), последним термином подчеркивается преобладающий вид почвенной структуры. В качестве дополнительной характеристики структуры может быть отмечена ее прочность и устойчивость к разрушению при увлажнении. Почвы, обладающие водопрочной структурой считаются наиболее ценными в агрономическом плане.

Существуют агрономическое (агрофизическое) и морфологическое (морфолого-генетическое) понимание структуры. В агрономическом смысле почва считается структурной, если в ее составе преобладают агрономически ценные мезоагрегаты, т. е. отдельности размером от 25 до 7 (10) мм. Иные почвы считаются бесструктурными.

Для определения агрономической ценности структуры почвы используют коэффициент структурности почвы К:

где а — количество мезоагрегатов; b — сумма макро- и микроагрегатов в почве.

Таким образом, с агрономической точки зрения структурной считается почва, в которой комковато-зернистые водопрочные агрегаты размером от 0,25 до 7(10) мм (т. е. мезоагрегаты) составляют более 55%.

Сложение почвы

Сложение почвы — взаимное расположение в пространстве и соотношение механических элементов, структурных отдельностей и связанных с ними пор в почве. Это внешнее выражение плотности и пористости почвы. Сложение почвы зависит от ее структуры, гранулометрического и химического состава и от влажности почвенных горизонтов.

По плотностив сухом состоянии сложение бывает слитое, плотное, рыхлое и рассыпчатое.

Слитое (очень плотное) сложение — лопата или нож при силь ном ударе входят в почву на незначительную глубину, не более 1 см; характерно для слитых черноземов, иллювиальных горизонтов солонцов.

Плотное сложение— лопата или нож при большом усилии входят в почву на глубину 4-5 см, и почва с трудом разламывается руками; типично для иллювиальных горизонтов суглинистых и глинистых почв.

Рыхлое сложение — лопата или нож легко входят в почву, почва легко разламывается руками, почва хорошо оструктурена, но структурные агрегаты слабо сцементированы между собой; наблюдается в хорошо оструктуренных гумусовых горизонтах.

Рассыпчатое сложение— почва обладает сыпучестью, отдельные частицы не сцементированы между собой; характерно для пахотных горизонтов супесчаных и песчаных почв.

Пористость почвы характеризуется формой и размерами пор внутри структурных отдельностей или между ними. По пористостиразличают следующие типы сложения почв:

1. По расположению пор внутри структурных отдельностей:

— тонкопористое — почвенная масса пронизана порами диаметром менее 1 мм;

— пористое — почвенная масса пронизана порами в 1-3 мм;

— губчатое— в почве много пустот от 3 до 5 мм;

— ноздреватое(или дырчатое)— почвенная масса содержит полости от 5 до 10 мм;

— ячеистое— пустоты крупнее 10 мм;

— трубчатое— почва пронизана каналами, прорытыми крупными землероями.

2. По расположению пор между структурными отдельностями в сухом состоянии:

— топкотрещиноватое— полости шириной менее 3 мм;

— трещиноватое— полости размером 3-10 мм;

— щелеватое — полости шириной более 10 мм.

Сложение имеет большое практическое значение, так как оно характеризует почву с точки зрения трудности ее обработки. Давно установлено, что глинистые и тяжелосуглинистые (тяжелые) почвы требуют значительно больше усилий при обработке, чем среднесуглинистые и песчаные (легкие). Также от сложения зависят воднофизические свойства почвы, легкость проникновения воды и корней растений в почву.

Новообразования

Новообразования— скопления веществ различной формы и химического состава, которые образуются и откладываются в горизонтах почвы в результате почвообразовательных процессов. По происхождению различают новообразования

Новообразования химического происхождения делят

— по химическому составу.

По форме химические новообразования разделяют на следующие группы:

1) выцветы и налеты — химические вещества, которые выступают на поверхности почвы или на стенке разреза в виде тончайшей пленочки (например, растворимые соли);

2) корочки, примазки, потеки— вещества, которые, выступая на поверхности почвы или цо стенкам трещин, образуют слой небольшой толщины;

3) прожилки и трубочки— вещества, заполняющие ходы червей или корней, поры и трещины почвы;

4) конкреции и стяжения — скопления различных веществ более или менее округлой формы;

5) прослойки— вещества, накапливающиеся в больших количествах, пропитывая отдельные слои почвы.

По составу химические новообразования подразделяют на следующие группы.

— Скопления легкорастворимых солей(NaCl, СаС1₂, MgCl₂, Na₂S0₄ и т. п.). Белого цвета. Встречаются в засоленных почвах и породах, чаще в условиях сухой полупустынной и пустынной степи. Наиболее характерные формы скопления — налеты и выцветы, корочки и примазки, крупинки и отдельные кристаллы солей.

— Скопления гипса(CaSO₄). Белого цвета. Отмечаются в тех же почвах, что и легкорастворимые соли в форме выцветов, налетов, прожилок. А также в глубоких горизонтах черноземов южных и каштановых почв в виде особых сростков, называемых «земляными сердцами», которые чаще всего располагаются в подпочвенных горизонтах в лессовидных породах.

— Скопления карбоната кальция(СаС0₃). Белого и грязно-белого цвета. Залегают в форме карбонатной плесени, карбонатных трубочек, «белоглазки» и др. Новообразования углекислой извести встречаются в почвах почти всех зон, но наиболее типичные формы образуются в черноземах и каштановых почвах, где повсеместно можно встретить в горизонте С «белоглазку» — бесформенные белые плотные пятна извести величиной 1—2 см.

— Скопления окислов и гидратов окислов железа, марганца и фосфорной кислоты.Красно-бурые, ржаво-охристые, розовые, желтые и др. Образуют налеты, пленки, выцветы, примазки, пятна, трубочки, конкреции и т. д. Эти образования наиболее характерны для почв дерново-подзолистой зоны и влажных субтропиков, а в условиях избыточного увлажнения нередко встречаются и в почвах других зон.

— Закисные соединения железа.Встречаются в виде сизоватых или сизовато-серых пленок, пятен, корочек Они образуются в условиях избыточного увлажнения почв при анаэробных процессах, поэтому встречаются главным образом в болотных и заболоченных почвах.

— Скопления кремнекислоты.Встречаются в виде кремнеземистой присыпки (белесый налет), прожилок и пятен (скопления кремнезема округлой формы). Эти образования характерны главным образом для почв подзолистого типа почвообразования и солодей.

— Выделения и скопления органических веществ.Черного или тесно-серого цвета. Образуют гумусовые потеки и корочки, которые покрывают поверхность структурных отдельностей и стенки трещин, или гумусовые пятна, карманы, языки, связанные с проникновением перегнойных веществ по трещинам в нижележащие горизонты.

Новообразованиям биологического происхожденияделят по происхождению на следующие группы:

1) червороины (червоточины) — извилистые ходы и канальцы червей;

2) капролиты — зернистые клубочки экскрементов червей, представляющие собой кусочки земли, прошедшие через пищеварительный аппарат червей и пропитанные их выделениями;

3) кротовины— пустые или заполненные ходы роющих животных (сусликов, сурков, кротов и др.);

4) корневины — полости, образующиеся после перегнйвания крупных корней расте ний;

5) дендриты«узоры» от перегнивания мелких корешков на поверхности структурных отдельностей.

Перечисленные новообразования химического и биологического происхождения дают возможность судить о генезисе и плодородии почв.

Включения

Включения — присутствующие в почве тела органического и неорганического происхождения, образование которых не связано с почвообразовательным процессом.

По происхождению включения можно разделить на четыре группы.

— Литоморфы— обломки почвообразующей породы, рассеянные и почве (камни, валуны, галька).

— Криоморфы— различные формы льда, связанные с сезонной или вечной мерзлотой (конкреции, линзы, прожилки).

— Биоморфы—включения, образование которых связано с деятельностью живых организмов: 1) остатки корней, стеблей, стволов растений; 2) кости животных; 3) раковины моллюсков; 4) окаменелости — окремнелые, обызвесткованные, загипсованные или оже- лезненные остатки растений.

— Антропоморфы— предметы, связанные с деятельность человека (фрагменты кирпича, стекла, металлические предметы, черепки и т. п.). К последним относятся археологические находки, позволяющие судить о возрасте почв.

Дата добавления: 2015-11-20 ; просмотров: 3246 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник