Сайт для дачников, огородников, цветоводов

Знать механический состав почвы очень важно, так как от него зависит водо- и воздухопроницаемость, влагоемкость, плотность почвы и т. д.
Под механическим составом понимают соотношение твердых частиц почвы различного размера. Как правило, механический состав почвы определяют в лаборатории, но есть способы, позволяющие сделать это самостоятельно.
Первый способ предложен проф. А. А. Красюком. Образцы почвы размачивают в воде до тестообразного состояния и получившуюся массу пробуют скатать в шарик или шнур. Если шарик не образуется и ладони остаются чистые – почва рыхло-песчаная. Если шарик не скатывается, но на ладонях остаются глинистые частицы – почва песчаная. Если из массы получается скатать шарик, но не получается шнур – почва супесчаная. Если получаются и шар, и шнур, но при сгибании в кольцо шнур трескается и разваливается – почва суглинистая. А если шнур можно свернуть в кольцо без трещин – почва глинистая.

Второй способ предложен проф. И. Ф. Голубевым. Для его проведения используют алюминиевую пластину толщиной 4-5 мм с круглым отверстием. Пластину кладут на стекло, в ее отверстие помещают тестообразную массу почвы. Почву аккуратно разравнивают и снимают пластину, чтобы на стекле осталась почвенная лепешка. Когда она высохнет, на ней образуются трещины. По характеру растрескивания определяют механический состав почвы.
Третий способ разработан Г. И. Груздевым. Для его проведения используют сухую почву.

Механический состав почвы определяют на ощупь. Рыхло-песчаная почва – это сыпучее вещество, без каких-либо почвенных агрегатов. Песчаная и супесчаная почва имеет очень рыхлые агрегаты, которые при сдавливании разрушаются. Суглинистая почва образует агрегаты, которые двумя пальцами не раздавливаются; при шлифовании пальцем другой руки их поверхность становится матовой. Глинистая почва имеет очень твердые агрегаты, поверхность которых при шлифовке становится блестящей (глянцевой).

Глинистые почвы тяжелые, их трудно обрабатывать. Весной они медленно просыхают. На их поверхности может застаиваться вода, что отрицательно сказывается на состоянии плодово-ягодных растений. После дождя образуется почвенная корка. В такие почвы проникает мало воздуха. Они холоднее песчаных почв, развитие растений на них несколько запаздывает. На очень тяжелых глинистых почвах корни не могут проникнуть на нужную глубину.

К достоинствам глинистых почв относится то, что по своей природе они богаче песчаных. В них хорошо удерживается вода, и растения меньше страдают от недостатка влаги (в засушливых регионах). Из них медленно вымываются удобрения. Плодовые растения на таких почвах более долговечны, чем на песчаных.

Песчаные почвы плохо удерживают влагу, легко промываются. Большинство питательных веществ при этом вымываются из верхних слоев и уходят в грунтовые воды. Поэтому песчаные почвы обычно бедны питательными веществами, особенно азотом и калием;нередко в них недостает и магния. При систематическом внесении минеральных кислых удобрений кислотность этих почв сравнительно быстро увеличивается. Растения на них часто страдают из-за засухи и менее долговечны.

К достоинствам песчаных почв относится то, что они рыхлые, их легко обрабатывать. В них много воздуха, не бывает застоя воды. Весной они быстрее прогреваются, что имеет положительное значение для северных районов (где плодовым растениям обычно не хватает тепла). Корни плодовых растений легко проникают в глубокие слои почвы. Плоды в садах, расположенных на песчаных почвах, раньше созревают, лучше окрашены.

Что такое почва — состав, типы и их характеристика

Что такое почва? Каков ее состав, какова ее роль и свойства?

Как образуется слов земли, содержащий в себе минералы, жидкости и газы, органические вещества?

Обо всем, что касается темы «Почва» пойдет речь в данной статье.

Что такое почва

Почва — сложное соединение органических и неорганических веществ, верхний слой земной коры.

Продукт бесчисленных поколений живых организмов, основа биосферы планеты – вот, что такое почва. Её строение, химический состав, свойства – изучает наука почвоведение.

Состав почвы

Слагается из двух частей — минеральной и органической. Неорганический субстрат составляют глинистые, пылевые и песчаные компоненты, образованные в результате эрозии горных пород. Органическая часть представлена животными и растительными остатками и гумусом.

Гумус представляет собой органический материал, разложившийся до последней степени и остающийся в стабильном состоянии многие годы. Он является источником питательных веществ, необходимых для жизнедеятельности растений.

В зависимости от концентрации почвенных элементов меняются физические свойства почвы:

  • плотность – отношение твёрдого вещества к эквивалентному объёму воды;
  • объёмная масса – масса кубического сантиметра почвенного вещества, без учёта воды;
  • пористость – содержание пустот в почве относительно её объёма в целом.

В прямом соответствии этим факторам колеблется насыщенность почвы влагой, воздухом и живыми организмами.

Вода в поверхностном слое земли образует почвенный раствор, являющийся питательной средой для растений. Пустоты, заполненные воздухом, обеспечивают дыхательные процессы жителей плодородного слоя.

Особую часть почвенной системы составляют её непосредственные обитатели – насекомые, черви, микробы. Они играют ключевую роль в сохранении и наращивании своей жизненной среды.

Главное свойство почвы

Плодородие – основное свойство почвы.

Определение плодородной земли возможно, когда:

  • она способна обеспечить растения питательными веществами и водой в количествах, достаточных для роста и воспроизводства;
  • в ней отсутствуют вредные примеси, препятствующие жизнедеятельности растений.

Разные виды растений могут существенно отличаться по терпимости к условиям среды. Тип земли плодородный для одного вида сельскохозяйственных культур подходит, для жизни другого бывает непригоден.

Однако в большинстве ситуаций почва является плодородной, если:

  • её толщина достаточна для роста корней и поглощения ими воды;
  • проницаемость земли способствует отводу излишков влаги и доступу воздуха к корням;
  • содержание органических веществ обеспечивает сохранение структуры почвы и образование почвенного раствора;
  • кислотность почвы (pH) находится в пределах 5,5 – 7;
  • достигается необходимая концентрация питательных элементов растений в доступной для поглощения форме;
  • наличествует спектр микроорганизмов, поддерживающих развитие растений.

Возделываемые земли нуждаются в постоянной поддержке их плодородия. Процессы истощения и эрозии здесь проявляются острее, чем на земле, не затронутой человеком.

Основные виды почв и их характеристика

Различаются почвы как по их механической составляющей, так и по преобладанию органической части.

Неорганическое описание видов включает:

  • глинозём;
  • суглинок;
  • песчаник;
  • супесь.

Глинозём. Отличается плотностью из-за высокого содержания глинистых частиц. Вследствие этого вода застаивается на поверхности глинозёма, количество пор невелико. Такая субстанция легко слипается, отличается тяжестью по сравнению с другими типами почв. Слепленный из глинозёма комок держит форму и с усилием поддаётся разрушению. Окультуривается сложно.

Суглинок. Преобладание глинистых частиц разбавлено значительной долей песка. Более рыхлый тип, чем глинозём, суглинок отличается оптимальной водопроницаемостью, содержит приемлемое количество пор. Хорошо подходит для огородничества. Землю легко слепить в комок, но при внешнем воздействии ком рассыпается.

Песчаник. Концентрация песчаных частиц подразумевает увеличенную сыпучесть и проницаемость. Структура предоставляет слабую поддержку корням и не способствует поддержанию стабильной питательной среды. Сжатая в горсти земля не может сформировать комок и распадается.

Супесь. Преимущество песчаных частиц снижено с увеличением присутствия глинистых. За счёт более вязкой структуры проницаемость супеси ниже, чем у песчаника – питательные вещества и влага удерживаются лучше. Комок земли после сжатия может некоторое время удерживать форму. Пригодность для земледелия – хорошая.

Классификация органическая состоит из:

  • бурых и красных почв;
  • серозёмов;
  • чернозёмов.

Бурая почва. Также называется лесной, образуется в районах преимущественного произрастания лиственных пород деревьев – дубов, буков, ясеней. Основным источником органики здесь выступает палая листва.

Серозём. Земля степных полупустынных зон. Формирование гумусового слоя осуществляется за счёт отмёрших стеблей травянистых растений – осоки, мятлика, ячменя.

Чернозём. Образуется как результат многолетнего накопления органики на богатых травянистой растительностью луговых равнинах. Погодные условия, в которых происходит формирование чернозёма, и сама земля представляют превосходные предпосылки к окультуриванию.

Для кого подходит почвенная среда обитания

По величине жители почвы классифицируются на:

  1. Отличающуюся наибольшей величиной мегафауну. Организмы, чья длина превышает 8 см. К таковым относятся кроты, змеи, некоторые виды насекомых, норные животные.
  2. Стоящую ступенью ниже макрофауну. Их длина колеблется от 0,4 см до 8 см. Представители – улитки, черви, насекомые.
  3. Идущую следующей в сторону уменьшения группу мезофауны. Сюда входят некоторые членистоногие, отдельные виды червей. Величина – меньше 4, но больше 0,2 мм.
  4. Невидимую невооружённым взглядом микрофауну. По большей части это одноклеточные организмы, но сюда относятся и некоторые многоклеточные, меньше 0,2 мм.

Разнообразие видов не уступает по численности животным поверхности. В числе тех, кто живёт в земле, по биомассе абсолютно доминируют беспозвоночные.

По степени адаптации различают:

  1. Геобионтов – чья жизнь полностью проводится в земляной среде. Как, например, дождевые черви.
  2. Геофилов – проводящих в земле только часть жизни. В основном это остающиеся под землёй в личиночной стадии насекомые.
  3. Геоксенов – к ним относятся животные, укрывающиеся в земле при устройстве логова. В основном это обитатели нор – лисы, кролики, барсуки.

Вклад фауны в формирование и поддержку почвенной экосистемы сравним с вкладом растений.

Животным отведены две ключевые функции:

  1. Переработка. До того как органическая часть почвы становится пригодной для усвоения растениями, она должна быть разложена до определённой степени. Процесс проходит в несколько ступеней, от поедания остатков растений более крупными животными, до разложения продуктов их жизнедеятельности микроорганизмами.
  2. Перемешивание. Двигаясь в толще земли, осуществляя свою жизнедеятельность, почвенные организмы способствуют равномерному распределению органики. При этом улучшается пористость земли, необходимая для нормального развития растений.

Как образуется почва

Формирование почвы начинается как геология процессов выветривания, когда каменная горная порода разрушаются до уровня осадочной. С достаточным насыщением водой и элементами питания эта минеральная основа становится приемлемой средой для поселения автотрофных бактерий.

Со сменой поколений автотрофов они извлекают из субстрата связанные элементы, фиксируют атмосферный азот, который изначально не входит в состав породы. В результате воспроизводятся условия для роста неприхотливых растений. Их жизненный цикл вносит в среду органические остатки.

Накопление органики стимулирует размножение перерабатывающих её микроорганизмов. Возникают условия формирования гумуса. Полная минерализация части органической массы доходит до стадии воды, углекислого газа, ионов, повышая потенциальное плодородие.

С достижением возможности для поселения сложных растений, их корневые системы, а также локальный водный цикл способствуют разграничению слоёв грунта. Зарождается и стабилизируется схема горизонтов почвы. После их окончательного формирования, состав и свойства земли уже не переживают кардинальных изменений, оставаясь постоянными в течение многих лет.

Понятие скорости почвообразования зависит от климатических особенностей регионов. В тропическом поясе процесс проходит в разы быстрее, чем в зонах умеренного климата.

Какое значение имеет в природе почва

Существование жизни в её современном состоянии возможно только за счёт возникновения почвы на Земле. Главный вклад почвы в поддержание биосферы планеты – она является прямым источником питания для растений и опосредованным для животных и человека.

Наличие или отсутствие почвы оказывает критическое воздействие на окружающую среду. Впитывая и задерживая дождевую воду, земля предотвращает сначала наводнения, а в дальнейшем засуху. Ещё одна особенность земли – функция фильтра, очищающего воду от посторонних примесей.

Земля влияет на стабилизацию климата, связывая в своём составе углерод. Даже в пустынных районах цианобактерии, лишайники и мхи поглощают существенное количество углерода в процессе фотосинтеза. Деградация почвенного слоя способствует переходу углерода из связанного состояния в свободное. Это увеличивает парниковый эффект, одну из причин глобального потепления.

Поверхность и толща земли являются средой обитания огромного количества видов, включая человека. Без почвы существование значительной части биосферы планеты станет невозможным.

Именно поэтому растёт количество мер, предпринимаемых для охраны почвы. Только повышение качества защиты почвы от естественных и антропогенных разрушительных процессов позволит продолжить жизнь на Земле будущим поколениям.

Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru

Агрономия, земледелие, сельское хозяйство

  • Земледелие
  • Агрохимия
  • Растениеводство

Популярные статьи

  • Классификация севооборотов
  • Азотные удобрения
  • Обработка почвы
  • Зерновые культуры
  • Виды систем земледелия

Минеральная часть почвы

Минеральная часть почвы — основная составляющая почв, включающая

Минеральная часть почвы возникла в ходе процессов выветривания горных пород и минералов верхних слоев литосферы и их превращений. Это подтверждается схожим химическим составом литосферы и почв. Почвенный покров образовался под совокупным влиянием на минеральную природу физических и химических факторов, а также живых организмов, прежде всего растений и микроорганизмов.

Геохимический состав почвы наследуется от почвообразующих пород. Так, высокое содержание оксида кремния определяет высокое содержание его в почве. На карбонатных породах образуются почвы, обогащенные щелочноземельными элементами.

Биологических фактор почвообразования

Благодаря деятельности живых организмов в почве по сравнению с земной корой содержание углерода увеличилось в 20 раз, азота — в 10 раз.

Почвообразование в естественных условиях протекает очень медленно. Применение удобрений и агротехнических приемов позволяет ускорить этот процесс. Так, внесение удобрений усиливает жизнедеятельность растений и почвенной микрофлоры, что приводит к накоплению органических веществ и биологически важных элементов.

Силикаты и алюмосиликаты

По химическому строению минералы делятся на силикаты и алюмосиликаты. Из силикатов для всех типов почв во фракциях песка и пыли преобладает кварц — SiO2, характеризующийся низкой поглотительной способностью и высокой водопроницаемостью. В почвах его содержание, как правило более 60%, в песчаных — более 90%. Кварц химически инертен, отличается высокой прочностью.

Основой минеральной части почв составляют кремнекислородные соединения. Самый распространенный почвенный минерал — кварц, или оксид кремния. Алюминий и железо преимущественно входят в состав алюмосиликатных и ферросиликатных минералов. Атомы кремния и кислорода образуют прочносвязанные группы SiO4, имеющие тетраэдрическую структуру. В связи с четырехвалентностью кремния, группы SiO4 могут образовывать между собой различные сложные комбинации соединения.

В структурах минералов тонкодисперсных фракций почв кремнекислородные тетраэдры могут соединяться в слои, цепочки или отдельные группы тетраэдров SiO4. Суммарная степень окисления этих групп отрицательна. В сложных сочетаниях кремнекислородных тетраэдров часть атомов кремния может замещаться атомами алюминия.

В кристаллической решетке кварца тетраэдры SiO4 соединены между собой посредством атомов кислорода с четырьмя другими тетраэдрами SiO4. Общая формула кварца (SiO2)n. В кристаллической структуре полевых шпатов часть атомов кремния замещена на алюминий. Для компенсации возникающего отрицательного заряда кремнеалюмокислородного каркаса в их состав включаются атомы натрия, кальция и других, встраивающиеся в «полостях» решетки. Так, полевой шпат альбит имеет формулу Na[SiAlO8].

Алюминий в тетраэдрической координации с ионами кислорода или гидроксильной группы ОН образует октаэдрические группы, где атом алюминия окружен шестью атомами кислорода или гидроксильной группами. Формула такого соединения (слоя) [Аl(ОН)3]•n соответствует минералу гиббситу (гидраргиллиту).

Структуру таких минералов можно представить следующим образом:

Формуле отражает химический состав слоя (пакета), а точки — межпакетные промежутки.

Минеральная часть почв состоит из первичных и вторичных минералов. В песчаных и супесчаных почвах в основном преобладают первичные минералы, суглинистые почвы состоят из первичных и вторичных минералов, а глинистые — преимущественно из вторичных с примесью кварца. Разделение минералов на первичные, то есть с размером частиц более 0,001 мм и вторичные менее 0,001 мм условно, так как последние являются продуктами физико-химического выветривания первичных и образования при этом гидратов полуторных оксидов кремнезема и иных соединений.

В процессе выветривания гидролиз полевого шпата и слюды приводит к замещению катионов металлов в кристаллических решетках минералов на ионы водорода:

Физико-химическое выветривание нераздельно от биологического преобразования пород и минералов под воздействием живых организмов и продуктов их жизнедеятельности.

Первичные минералы почвы

Первичные минералы почвы — минералы, перешедшие из земной коры в почву без изменения своей структуры. К ним относятся минералы почвенного скелета:

  • кварц и его разновидности,
  • полевые шпаты: ортоклазы, плагиоклазы, слюды, роговые обманки, авгит, турмалин, магнетит, кальцит, доломит и др.

Первичные минералы почвы входят в состав материнских почвообразующих пород, образовавшихся в результате выветривания и разрушения горных пород. В почвах они присутствуют в виде песчаных частиц размером от 0,05 до 1,0 мм и пылеватых частиц размером от 0,001 до 0,05 мм. В небольшом количестве присутствуют в виде илистых размером менее 1 мкм и коллоидных размером менее 0,25 мкм частиц.

Из первичных минералов под влиянием физико-химических процессов, таких как гидратация, гидролиз, окисление и жизнедеятельности почвенных организмов образуются гидраты полуторных оксидов и кремнеземы, минеральные соли, а также вторичные минералы.

При разрушении полевых шпатов и слюд высвобождается калий, кальций, магний, железо и некоторые другие питательные элементы для растений.

Вторичные минералы почвы

Вторичные минералы, или минералы глин, — каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и др. В основном представлены в виде илистых и коллоидных частиц, реже в виде пылеватых частиц.

В кристаллических решетках алюмосиликатных минералов мелкодисперсной фракции почв лежат комбинации кремнекислородных тетраэдрических и алюмогидроксильных октаэдрических слоёв.

Кристаллическая решетка каолинита образована пакетами из двух слоев, связанных между собой атомами кислорода: тетраэдрического кремнекислородного и октаэдрического алюмогидроксильного:

Кристаллические решетки монтмориллонита и гидрослюд образованы одним алюмогидроксильным слоем и двумя присоединёнными к нему кремнекислородными:

Связь между пакетами у минералов каолинитовой группы сильнее, а межпакетные пространства небольшие. Поэтому взаимодействие микрокристаллических частиц с водой протекает только на внешней поверхности.

У минералов монтмориллонитовой группы межпакетные пространства больше, а связь между пакетами слабее, поэтому молекулы воды могут проникать в межпакетные пространства. В катионном обмене с почвенным раствором минералов этой группы принимают участие катионы, расположенные на поверхности частиц и находящиеся в межпакетных промежутках. Этим объясняется высокая обменная поглотительная способность минералов монтмориллонитовой группы и наличие необменного поглощения катионов. Эта группа характеризуется высокой дисперсностью, набухаемостью, липкостью и вязкостью.

Почвенные глинистые минералы разделяются на:

  • монтмориллонитовые (монтмориллонит — Al2Si4O10(OH)2·nН2O, бейделлит — Al3Si3O9(OH)3·nH2O, нонтронит, сапонит, соконит и др.).
  • каолинитовые (каолинит — Al2Si2O5(OH)4 и галлуазит Al2Si2O5(OH)4·2Н2O),
  • гидрослюды (гидромусковит (иллит) (К,Н3O)Аl2(OН)2[Аl,Si]4·nН2O, гидробиотит, вермикулит),
  • минералы полуторных оксидов (гематит, бемит, гидраргиллит, гётит и др.).

Наибольшей поглотительной способностью обладают монтмориллонитовые минералы, наименьшей — каолинит. Так, емкость поглощения каолинита в 8-15 раз меньше емкости поглощения монтмориллонита. Эта особенность имеет значение в поглощении удобрений.

Монтмориллонит — Мg3(OН)4[Si4O8(OН)2]·Н2O — характеризуется высокой дисперсностью: 40-50% коллоидных (размер менее 0,0001 мм) и 60-80% илистых (размер менее 0,001 мм) частиц. Преобладает в черноземах. Из-за высокой дисперсности емкость поглощения достигает 120 мг-экв/100 г, при увлажнении набухает. В межплоскостное пространство кристаллической структуры могут проникать катионы (К + , NH4 + , Na + , Са 2+ и др.), которые при дегидрации (подсушивании) почвы фиксируются и становятся недоступными для растений до следующего насыщения влагой.

Вторичные алюмосиликатные минералы находятся в почве в виде мелкодисперсных кристаллов и характеризуются высокой поглотительной способностью.

Группа каолинитов менее дисперсна, обладает небольшой набухаемостью и липкостью, емкость поглощения — не более 25 мг-экв/100 г почвы, размер частиц менее 0,001 мм, водопроницаемость хорошая.

В дерново-подзолистых и черноземных почвах, сформированных на покровных суглинках, в составе высокодисперсных фракций преобладают монтмориллонит и гидрослюды. В красноземах, желтоземах и дерново-подзолистых почвах, сформировавшихся на продуктах древнего гумидного выветривания гранита, содержание минералов каолинитовой группы значительно выше.

Гидрослюды образуются из слюд, имеют непостоянный химический состав, по физическим свойствам занимают промежуточное положение между монтмориллонитом и каолинитом. Гидрослюды присутствуют во всех почвах в илистой и коллоидной фракциях. Из-за высокой дисперсности обладают большой поверхностью и поглотительной способностью.

Слюды определяют агрохимические и агрофизические свойства почвы. Являются источником калийного питания растений, в их состав входит до 5-7% калия. Энергия коллоидного поглощения калия большая, вследствие чего в поглощающем комплексе его содержится 0,510 ммоль/100 г почвы. Красноземы и латериты вследствие небольшого содержания слюд и гидрослюд и избытком минералов каолинитов группы с низким содержанием калия, отличаются дефицитом калия.

К слабо окристаллизованным минералам, существенно влияющих на поглотительную способность почв, относятся аллофан, свободная кремнекислота, различные кислоты и их соли. В состав минеральной части почвы входят аморфные вещества: гидраты оксидов алюминия Al2O3 • nН2O, железа Fe2O3 • nН2O и кремния SiO2 • nН2O. Наибольшее их содержание отмечается в красноземах и желтоземах. В изоэлектрических точках этим вещества образуют аморфные осадки, которые по мере старения образуя новые минералы:

Гранулометрический (механический) состав грунтов и почв

Твердая фаза почвы состоит из частиц различных размеров, которые называются механическими элементами или гранулами. Относительное содержание в почве или грунте механических элементов называется механическим или гранулометрическим составом, а количественное определение их гранулометрическим или механическим анализом.

В соответствии с ГОСТ 27593-88 «Почвы. Термины и определения», гранулометрический состав – это содержание в почве механических элементов, объединенных по фракции.

Проведение гранулометрического анализа очень важно при определении физико-механических свойств почв/грунтов, таких как порозность, влагоемкость, водопроницаемость, плотность, пластичность, липкость, набухание и др., то есть тех свойств, которые напрямую влияют на плодородие почв или знание которых необходимо при проведении строительных работ.

Механические элементы в зависимости от размера подразделяют на фракции: больше 3мм-камни, 3-1мм — гравий, песок 1-0,05мм (крупный, средний, мелкий), пыль – 0,05-0,001 (крупная, средняя, мелкая), ил – 0,001-0,0001 (грубый, тонкий) и коллоиды меньше 0,0001. Сумму всех механических элементов почвы размером меньше 0,01мм называют физической глиной, а больше 0,01мм – физическим песком. Кроме того, выделяют мелкозем, в который входят частицы меньше 1мм, и почвенный скелет – частицы больше 1мм.

Соотношение физической глины и физического песка лежит в основе классификации почв по механическому составу. Все почвы и грунты по механическому составу объединяют в несколько групп с характерными для них физическими и химическими свойствами: песок, супесь, суглинок, глина. Каждая группа подразделяется на подгруппы в зависимости от крупности механических элементов и преобладающих фракций.

Методы гранулометрического анализа

Гранулометрический состав можно определить приближенно в полевых условиях по внешним признакам и на ощупь «сухим» или «мокрым» методом. Этими методами могут воспользоваться садоводы-огородники при определении доз внесения удобрений, количества песка, торфа, опилок для улучшения структуры почвы и создания более благоприятных условий для роста сельскохозяйственных культур.

«Сухой» метод

Сухой комочек или щепотку почвы/грунта кладут на ладонь и тщательно растирают пальцами. Механический состав определяется по ощущению при растирании. Глинистые почвы в сухом состоянии с большим трудом растираются между пальцами, но в растертом состоянии ощущается однородный тонкий порошок. Суглинистые почвы при растирании в сухом состоянии дают тонкий порошок, в котором прощупывается некоторое количество песчаных частиц. Песчаные почвы состоят только из песчаных зерен с небольшой примесью пылеватых и глинистых частиц.
Пылеватые почвы и породы при растирании дают ощущение мягкости или «бархатистости»; песчанистые — жесткости, шероховатости; пылевато-песчанистые — мягкости, но и явного присутствия песчинок.

«Мокрый» метод

Образец растертой почвы или грунта увлажняют до тестообразного состояния, при котором почвы обладают наибольшей пластичностью. Затем пробуют на ладони скатать шарик и из него шнур толщиной около 3мм. Получившийся шнур пробуют свернуть в кольцо диаметром 2-3см. В зависимости от механического состава почвы/грунта показатели «мокрого» анализа будут различны. У рыхлых песков шарик не образуется; у связных песков — легко крошится; у супесей — имеет шероховатую поверхность; у суглинков — гладкую поверхность; у глинистых — гладкую, блестящую поверхность. Пески не образуют шнура; супеси дают зачатки шнура; у легких суглинков шнур образуется, но распадается на дольки; средние суглинки дают сплошной шнур, но при свертывании в кольцо он разламывается на дольки; тяжелый суглинок — шнур образуется сплошной, но при свертывании в кольцо трескается ; глины дают сплошной шнур, который свертывается в кольцо, не трескаясь.

Для точного установления гранулометрического состава применяют лабораторные методы, позволяющие находить количество всех групп механических элементов, слагающих почву или грунт.

При исследованиях гранулометрического состава почв/грунтов песчаного и крупнообломочного состава, реже в супесчаных, применяется ситовой метод (метод просеивания на ситах). Пробы грунта просеивают через набор сит с отверстиями разного диаметра: 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1. Каждую фракцию грунта, задержавшуюся на ситах, взвешивают и рассчитывают процентное содержание по отношению к общей массе грунта. При проведении гранулометрического анализа песков с размером частиц от 10 до 0,5 мм просеивание проводится без промывки, а от 10 до 0,1 мм с промывкой водой

Для исследования гранулометрического состава глинистых и суглинистых грунтов для частиц менее 0,1мм применяют ареометрический и пипеточный методы гранулометрического анализа. Эти методы основаны на зависимости, существующей между скоростями падения частиц и их размером. Если взмутить суспензию почвы/грунта и оставить ее в спокойном состоянии, то постепенно взмученные частицы осядут. Быстрее будут осаждаться более крупные по размеру и более тяжелые механические элементы, то есть плотность и механический состав суспензии будут изменяться с течением времени.

При ареометрическом методе производят измерения плотности отстаиваемой в цилиндре суспензии ареометром через определенные промежутки времени. Плотность, измеренная ареометром, зависит от содержания в суспензии взвешенных твердых частиц. Получив значения убывающей плотности через определенные промежутки времени, с помощью расчетных формул или по номограммам определяют процентное содержание частиц определенного размера.

Пипеточный метод предполагает отбор проб суспензии из цилиндра с определенных глубин через разные промежутки времени. Для производства анализа взмучивают грунтовую суспензию и оставляют ее в покое на определенное время, после чего специальной пипеткой с нужной глубины отбирают пробу суспензии. Такая проба содержит только те частицы, которые не успели осесть за указанное время отстаивания. При следующих пробах, взятых пипеткой через большие промежутки времени от начала отстаивания суспензии, получают более мелкие частицы. Определяя массу высушенных проб и зная размер отобранных частиц (вычисляемый по длительности отстаивания суспензии и глубине взятия проб), вычисляют процентное содержание этих частиц в образце почвы/грунта.

Минералогический, механический и химический состав почвообразующих пород

Характеристика первичных и вторичных минералов. Различ ные рыхлые почвообразующие породы состоят из разнообразных первичных и вторичных минералов.

К первичным относятся те минералы, которые входили в состав магматических пород и перешли в рыхлые, при механическом разрушении, без химического изменения.

Вторичными называются минералы, которые образовались главным образом в результате химического и биологического выветривания магматических пород и первичных минералов. Часть вторичных минералов образуется в процессе синтеза из продуктов выветривания первичных минералов.

В большинстве случаев вторичные минералы образуют основную массу рыхлых пород, исключая песчаные отложения, состоящие главным образом из первичных минералов.

В рыхлых породах содержатся чаще всего следующие первичные минералы: кварц — SiO 2 ; полевые шпаты: ортоклаз — K 2 Al 2 Si 6 O 16 , микроклин — (К, Na ) 2 Al 2 Si 6 016; плагиоклазы — изоморфные смеси, образующие непрерывный ряд между альбитом— Na 2 Al 2 Si 6 O 16 и анортитом — CaAl 2 Si 2 O 8 ; слюды: калиевая слюда, или мусковит, — KAl 2 [ AlSi 3 O 10 ][ OH ]2, или К2О•ЗА12О3 • 6 SiO 2 ∙2 H 2 O , магнезиально-железистая слюда, или биотит, — K ( Mg , Fe )3[ AlSi 3 O 10 ][ OH , F ]2, или K 2 O ∙6( Mg , Fe ) O ∙ Al 2 O 3 •6 SiO 2 ∙2 H 2 O ; авгит (из группы пироксенов) — Ca ( Mg , Fe , Al ) [( Si , A 1) 2 O 6 ]; роговая обманка (из группы амфиболов) — Ca 2 Na ( Mg , Fe .. )4 ( Al , Fe … )[( Si , Al ) 4 O 11 ]2[ OH ]2; оливин ( Mg , Fe ) 2 Si 04; гематит, или красный железняк, — Fe 2 O 3 ; магнетит, или магнитный железняк, — Fe 2 O 3 ∙ FeO , фтор- и хлорапатит — Ca 5 ( PO 4 )3 F и Са5(РО4)3С1 и др.

В рыхлых породах в большом разнообразии представлены вторичные минералы.

Вторичные минералы отличаются от исходных, первичных, высокой степенью дисперсности; в большинстве случаев масса вторичных минералов состоит из отдельных частиц ультрамикроскопических, коллоидальных размеров. Как установлено новейшими методами рентгенографического и электронографического исследований, только немногие вторичные минералы аморфны, большинство же из них, несмотря на высокую степень коллоидального раздробления, обладает отчетливо выраженной кристаллической структурой.

Наиболее распространенными вторичными минералами являются «глинные», составляющие основную массу большинства разнообразных глин. К ним относятся: каолинит — А12О3•2 SiO 2 • 2Н2О, или H 2 Al 2 Si 2 O 8 ∙ H 2 O ; галлуазит — Al 2 O 3 ∙2 SiO 2 ∙4 H 2 O , или H 2 Al 2 Si 2 O 8 ∙3 H 2 O ; монтмориллонит — (Са, Mg ) O ∙ Al 2 O 3 •4 SiO 2 • n Н2О; нонтронит — (Са, Mg )О• Fe 2 O 3 •4 SiO 2 • n Н2О; серицит (вторичная калиевая слюда) — К2О∙ЗА12О3∙6 SiO 2 ∙ nH 2 O . Эти минералы имеют форму пластинок и, отличаясь высокой степенью дисперсности, обладают способностью адсорбировать воду и катионы. Поглотительная способность наиболее сильно выражена в группе монтмориллонита.

Вместе с тем глинные минералы характеризуются хорошо выраженной пластичностью и вязкостью, низкой водопроницаемостью, значительной влагоемкостью и способностью к набуханию.

Некоторые глины содержат еще минерал аллофан — А12О3• SiO 2 ∙5 H 2 O . Среди вторичных минералов значительное распространение в природе имеют гидраты окиси железа, представляющие собой продукт выветривания разнообразных первичных минералов, содержащих в своем составе железо: лимонит — Fe 2 O 3 ∙ nH 2 O ; гидрогётит — 3 Fe 2 O 3 ∙4 H 2 O ; гётит — Fe 2 O 3 ∙ H 2 O ; гидрогематит, или турьит, — 2 Fe 2 O 3 •Н2О.

Кроме перечисленных минералов, в рыхлых породах широко встречаются минералы группы кальцита (СаСО3), к которым относятся: обыкновенный известняк и мел; гипс — CaSO 4 ∙2 H 2 O ; мирабилит (глауберова соль) — Na 2 SO 4 ∙10Н2О; фосфорит — Са 5 F (РО4)з с примесью СаСО3, глины и других веществ; двуокись марганца (пиролюзит) — М n О2; гидраргиллит — А1(ОН)3; бокситы—(А l ООН); галит (каменная соль) — NaCl и др.

Соотношение вторичных и первичных минералов в рыхлых породах весьма различно, поэтому и химический состав почво-образующих пород отличается большим разнообразием (табл.1).

Следует отметить, что при валовом анализе содержание химических элементов условно выражают в форме окислов.

Как видно из табл. 1, преобладающими элементами в почвообразующих породах являются О, Si , A 1 и Fe , входящие в состав наиболее распространенных в природе минералов — кварца, полевых шпатов, слюд и группы глинных минералов. Наиболее богатыми являются лёссы, которые содержат много Са (главным образом в форме СаСО3), а также Mg , К, S и Р. Все эти элементы играют первостепенную роль в питании растений. Самыми бедными являются пески, состоящие в основном из кварцевых зерен.

Почвы, сформировавшиеся на песках, отличаются низкой производительностью.

По содержанию карбонатов, сульфатов, а также щелочно-земельных и щелочных металлов и различных легко растворимых солей все почвообразующие породы подразделяются на карбонатные, бескарбонатные и засоленные.

К карбонатным породам относятся прежде всего лёссы и другие различного рода рыхлые отложения, заключающие в себе до 10—20% СаСОз и MgCO 3 .

Бескарбонатные материнские породы характеризуются большой обедненностью карбонатами, и количество окислов кальция, магния, а также калия и натрия в них обычно не превышает 1-3%. Бескарбонатные отложения широко распространены преимущественно в лесолуговой зоне в виде разнообразных моренных суглинков, супесей и песков.

К категорий засоленных почвообразующих пород относятся рыхлые образования, заключающие в себе наряду с карбонатами кальция значительное количество сульфатов и хлоридов кальция, магния и натрия. Засоленные породы нередко встречаются в Прикаспийской низменности, на Приаральской равнине и в других южных районах нашей страны.

Развивающиеся на этих породах почвы во многих случаях отличаются высокой засоленностью.

Механический состав почвообразующих пород и почв. Вся кая почвообразующая порода как продукт выветривания первичной массивной горной породы состоит из отдельных зерен или обломков различных минералов и пород диаметром от нескольких сантиметров до микронов и миллимикронов включительно.

Точно так же и всякая почва, развивающаяся на определенной материнской породе, в минеральной своей части содержит минеральные частицы самой различной величины и формы.

Относительное (в процентах) содержание в почве или материнской породе минеральных частичек различной крупности называется механическим составом.

Механический состав оказывает непосредственное влияние на самые различные свойства почв, поэтому при исследовании и оценке почв определение их механического состава, а также механического состава почвообразующей породы имеет большое практическое значение.

Обособленные частицы пород и минералов называются механическими элементами. В зависимости от величины механические элементы (по Н. А. Качинскому) принято группировать следующим образом:

Каменистая часть почвы (> 3 мм) представляет собой обломки пород и минералов. Капиллярными свойствами и влагоемкостью практически не обладает. Водопроницаемость провальная. Высокое содержание обломков препятствует обработке почвы.

Гравий (3—1 мм) — переходные по крупности частицы пород и минералов от каменистой Части к почвенному мелкозему. Влагоемкость и капиллярные свойства ничтожно малы (влагоемкость менее 3%). Водопроницаемость провальная. Эти частицы, находясь в породе или пахотном слое, огрубляют их, но даже в случае высокого содержания не препятствуют сельскохозяйственному освоению территории.

Пески природные (1—0,05 мм)— частицы минералов, преимущественно кварца и в меньшей степени пород, обладая значительной водопроницаемостью, в то же время отличаются заметной влагоемкостью (5—15%) и капиллярными свойствами. В соответствии с этим они пригодны для выращивания культурных полевых растений и лесных насаждений, главным образом сосны.

Пыль (0,05—0,001 мм) отличается высоким содержанием кварца и некоторых других первичных минералов (полевые шпаты, слюды и др.). Частицы пыли в расчлененном состоянии не обладают положительными свойствами песка и в то же время являются «пассивной» частью при образовании почвенной структуры. Почвы, в которых преобладает средняя и мелкая пыль, обычно малоструктурны, плохо водо- и воздухопроницаемы. При пахоте бесструктурной почвы они оказывают высокое тяговое сопротивление.

Ил ( состав которых в различных почвах разный. Богат полутораокисями железа и алюминия, а также кальцием, магнием, калием, натрием, фосфором, гумусом и микроэлементами, поэтому обусловливает запас питательных веществ в почве. Поверхностно весьма активен.

То или иное соотношение механических фракций сообщает почвам различные свойства, имеющие первостепенное значение в их плодородии.

Для определения механического состава почв необходимо знать относительное содержание в них частиц различной крупности. Для этого производят механический анализ почвы при помощи сит и путем отмучивания в воде. Ситовой метод применяют для анализа частиц>0,25 мм, механические же фракции с частицами

Отдельные механические фракции в результате этого анализа собирают, высушивают, взвешивают и вычисляют процент их по отношению ко всей взятой для анализа навеске почвы.

Название почвы по механическому составу устанавливают по процентному содержанию отдельных фракций.

Подразделение, или классификацию, почв по механическому составу обычно производят на основании соотношения трех главнейших фракций: песчаной (1—0,05 мм), пылеватой (0,05—0,001 мм) и илистой (

Наиболее распространенная в настоящее время классификация почв по механическому составу представлена в табл. 2.

Такой же принцип классификации по механическому составу положен и в основу классификации почвообразующих пород. При этом почвообразующие породы получают соответственно следующие названия: рыхлый песок, связный песок, супесь, легкий суглинок, средний суглинок, тяжелый суглинок, легкая глина, средняя глина и тяжелая глина.

Всякая почва, обладающая тем или иным механическим составом, характеризуется и определенными физическими и химическими свойствами, имеющими самую непосредственную связь с ее плодородием. При одном механическом составе почвы эти свойства будут более благоприятными, при другом — менее благоприятными. Точно же сказать, при каком механическом составе почва будет обладать наиболее благоприятными свойствами или какое соотношение отдельных механических фракций должно являться одним из критериев высокого качества почвы, пока не представляется возможным: этот вопрос до настоящего времени еще мало изучен. Поэтому ограничимся здесь лишь общими замечаниями, что лучшими в агрономическом смысле в отношении механического состава в большинстве случаев являются почвы легкосуглинистые и среднесуглинистые. Они характеризуются таким сочетанием глинистых и песчаных фракций, при котором создаются лучшие условия газообмена и водного режима почвы, обеспечивающие интенсивное развитие химических и биологических процессов.

Обладая достаточным количеством глинистых частичек, эти почвы являются вместе с тем сравнительно легкими для обработки, что также весьма ценно в производственном отношении.

Далее следует отметить группу супесчаных и затем тяжелосуглинистых почв и, наконец, песчаных и тяжелых глинистых, обладающих рядом неблагоприятных физических свойств.

При высокой агротехнике и правильном использовании почвы с любым механическим составом способны коренным образом изменять свои физические и химические свойства и становиться благоприятной средой для выращивания разнообразных культурных растений.

К сказанному необходимо добавить, что в природе нередко встречаются каменистые почвы. По каменистости почвы разделяются (по Н. А. Качинскому) следующим образом:

Тип каменистости устанавливается по характеру скелетной части почвы. Почвы могут быть валунными, галечниковыми, щебенчатыми.

Каменистость является отрицательным свойством, весьма снижающим производственную ценность почв. Поэтому лучшими в агрономическом отношении будут некаменистые и слабокаменистые, худшими — сильнокаменистые почвы.

Химический и минералогический состав отдельных механических фракций почв и почвообразующих пород. Обладая раз личными физическими свойствами, отдельные механические фракции почв отличаются в то же время различным минералогическим и химическим составом (табл. 3).

Из таблицы видно, что химический состав в заметной степени меняется в зависимости от величины минеральных частичек: чем крупнее они, тем больше содержится в них таких инертных веществ, как SiO 2 , тем беднее они такими соединениями, которые содержат в себе железо, кальций, магний, фосфор и, наоборот, чем мельче частицы, тем больше в их составе таких элементов, как Р, Са, Mg , Fe и А1.

Правда, приведенные данные не являются типичными для всех встречающихся в природе почвообразующих пород и почв, но они характеризуют то общее положение, что именно мельчайшие глинистые частички составляют наиболее ценную часть почвы, в которой главным образом сосредоточены основные запасы многих необходимых для растений питательных зольных элементов.

Это объясняется тем, что в грубых механических фракциях преобладают преимущественно кварц и полевые шпаты с высоким содержанием кремнезема, а в тонких — в основном глинные минералы (каолинит, галлуазит, монтмориллонит, аллофан, бейделлит, нонтронит и др.) с низким содержанием кремнезема и высоким содержанием полуторных окислов калия, магния и химически связанной воды.

Наиболее сложной в отношении химического состава является иловатая фракция (

Вместе с тем, чем мельче минеральные частицы, тем больше их удельная поверхность и тем сильнее у них выражена возможность для активного взаимодействия с элементами окружающей среды.

В отличие от глинистых частичек каменисто-хрящеватые элементы механического состава почвы представляют собой наименее подвижную и наименее активную часть почвы. Как непосредственный источник минеральной пищи для растений эти элементы имеют ничтожное значение. Они оказывают некоторое влияние только на характер физических процессов, совершающихся в почве, на степень проникновения в почву влаги, воздуха и на другие физические явления.

Таким образом, механический состав характеризует в известной степени не только физические свойства, но и химический состав почвы и материнской породы.

Гаркуша, И.Ф. Почвоведение/ И.Ф. Гаркуша.- Л.: Издательство сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1962.- 448 с.