Зачем знать? Гранулометрический состав почвы определяется в агротехнических целях. Полученная информация подсказывает, в каком порядке лучше выращивать на участке различные культуры и какой уход им требуется.
Из чего состоит? Почва состоит из мелких (пыли, ила, коллоидов) и крупных (песок, камни, гравий) фракций. Соотношение частиц говорит о физических, химических и биологических свойствах земли, соответственно, о плодородии. Используется ряд способов определения состава.
В этой статье:
Значение гранулометрического состава почвы
Грунт состоит из песка, ила и глины, формируя минеральную составляющую. Зависимость от размера и количества этих частиц определяетгранулометрический состав почвы, который играет решающую роль для сельского хозяйства. Он влияет не только на сроки сева культур и последовательность их размещения в севообороте, но и обработку земли, используемые сельскохозяйственные орудия, дозировку минеральных и органических удобрений, а также объем почвенных гербицидов.
Само определение гранулометрического состава почвы имеет большое значение в различных областях, начиная с сельского хозяйства и заканчивая экологией. Этот анализ помогает классифицировать грунты, планировать агротехническую деятельность, улучшать плодородие земли и поддерживать экологическое равновесие.
Значение гранулометрического состава почвы
Гранулометрический (механический) состав почвы влияет на ее физические и химические свойства, а также определяет способность удерживать влагу и поддерживать структурную целостность.
Механические составляющие почвы (так называемые элементарные почвенные частицы) представляют собой отдельные фрагменты горных пород, минералов, кристаллов и аморфных соединений, где все компоненты взаимодействуют химически. Крупицы с близкими размерами объединяются во фракции.
Выделяют следующие типы механических элементов:
- минеральные;
- органические;
- органоминеральные.
Термин «физическая глина» описывает совокупность всех мельчайших частиц почвы размером менее 0,01 мм, в то время как «физический песок» обозначает сумму всех крупиц габаритами больше 0,01 мм. Дополнительно выделяют мелкозем, включающий крошки диаметром менее 1 мм, и почвенный скелет, где присутствуют элементы величиной свыше 1 мм.
Механические компоненты подразделяются на разные фракции в зависимости от размера. Примеры включают частицы свыше 3 мм – камни, от 3 до 1 мм – гравий, от 1 до 0,05 мм – песок (крупный, средний, мелкий), от 0,05 до 0,001 мм – пыль (крупная, средняя, мелкая), от 0,001 до 0,0001 мм – ил (грубый, тонкий), крошки диаметром менее 0,0001 мм называют коллоидами.
Показатель, который характеризует почву с доминирующей песчаной фракцией (0,05–1 мм), называется легким гранулометрическим составом. Сюда относятся песчаные, супесчаные и легкосуглинистые земли, формирующиеся на песчаных и супесчаных основаниях, а также на двухслойных отложениях, где верхний пласт состоит из песков и супесей, покрытых суглинками и глиной.
Почвы тяжелого гранулометрического состава характеризуются высоким содержанием глинистых частиц и низким количеством песка. Это делает такие земли более плотными и менее проницаемыми для воды, что может влиять на их способность удерживать влагу и создавать определенные трудности для сельскохозяйственной деятельности.
Гранулометрический состав почвы определяется количественным соотношением глины и песка. Данная пропорция служит основой для классификации грунтов по их физическим качествам. Все земли группируются в зависимости от механических и химических свойств: песок, супеси, суглинок и глина. Каждая группа также имеет подгруппы, которые определяются размерами составляющих элементов и преобладающими фракциями.
Значение механического состава для сельскохозяйственного производства заключается в определении:
- оптимальных сроков посева различных культур;
- порядка размещения растений в системе севооборота;
- сроков обработки почвы и используемых сельскохозяйственных инструментов;
- подходящего времени и объема внесения минеральных и органических удобрений;
- соответствующих доз гербицидов и других средств защиты растений.
Гранулометрический состав оказывает влияние на следующие характеристики почвы:
- удобство ее обработки;
- степень проницаемости воздуха;
- способность пропускать воду;
- возможность удерживать влагу и питательные вещества.
Классификация гранулометрического состава почвы
Элементы почвы состоят из частиц, которые взаимодействуют друг с другом через прочные химические связи. Эти частицы могут иметь кристаллическую структуру или быть аморфными соединениями. Их размеры варьируются от микроскопических долей миллиметра до значительных десятков сантиметров. Крупицы с похожими диаметрами объединяются в группы, которые называются фракциями.
Классификация гранулометрического состава почвы
Типы частиц в составе грунта
- Минеральные частицы
Они представлены первичными и вторичными минералами. Первые – это крупицы горных пород, таких как песок и гравий, вторые образуются в результате химического выветривания и включают в себя глинистые вещества. Химические элементы в грунте могут отличаться различными типами связей – кристаллическими, аморфными или коллоидными.
- Органоминеральные частицы
Включают органические и минеральные вещества (сапропель, ил и заторфованный грунт). Органические крупицы состоят из гумуса и полуразложившихся растений, таких как торф.
Частицы грунта по форме зерен
- Окатанные
Имеют гладкую поверхность, которая образуется в результате длительного пребывания грунта в воде и последующего отшлифовывания.
- Неокатанные
Эти, напротив, имеют шероховатую поверхность с острыми углами и сколами. Чаще всего представляют собой отколовшиеся от основного монолита в результате выветривания зерна горных пород.
Классификация (по Вильямсу – Качинскому) представлена в виде таблицы гранулометрического состава почвы, где указаны доли песчаных, иловых и глинистых фракций, по которым можно определить тип грунта и его свойства. Более детальный анализ физических свойств земли позволяет принимать соответствующие меры для оптимизации ее использования в сельском хозяйстве:
| Размер частиц | Название механических элементов (фракций) | Группа фракций | |
| >3 | Камни | Скелет почвы |
|
| 3…1 | Гравий | ||
| 1…0,5 | Песок крупный | Физический песок | Мелкозем |
| 0,5…0,25 | Песок средний | ||
| 0,25…0,10 | Песок мелкий | ||
| 0,10…0,05 | Песок тонкий | ||
| 0,05…0,01 | Пыль крупная | ||
| 0,01…0,005 | Пыль средняя | Физическая глина | |
| 0,005…0,001 | Пыль мелкая | ||
| 0,001…0,0001 | Ил | ||
| <0,0001 | Коллоиды | ||
Сокращая и объединяя несколько фракций, эти подразделения частиц делают их более простыми в практике. Использование терминов «физическая глина» и «физический песок» описывает размеры групп соединений.
Классификация гранулометрического состава почвы
Классификация почв и горных пород по гранулометрическому составу зависит от соотношения физических глины и песка. В зависимости от доминирования определенного размера частиц земли относят к различным типам, таким как песчаные, суглинистые, глинистые и т. д.
В науке о почвах принято использовать классификацию, разработанную Н. А. Качинским, основанную на механическом составе грунтов. Согласно данной системе все почвы разделяются на категории в зависимости от содержания физической глины, то есть частиц размером менее 0,01 мм.
Как определить гранулометрический состав почвы
Определить гранулометрический состав грунта приближенно можно в полевых условиях посредством внешних и тактильных признаков «сухим» и «мокрым» методами, которые применяются садоводами и огородниками для определения доз удобрений, количества песка, торфа и опилок, необходимых для улучшения структуры почвы и создания благоприятных условий для сельскохозяйственных культур.
«Сухой» метод
Небольшой комочек или щепотка почвы размещаются на ладони и аккуратно разминаются пальцами. Механический состав определяется по тактильным ощущениям. Глинистые грунты в сухом состоянии трудно размять между пальцами, но после они приобретают консистенцию однородной тонкой пыли. Суглинистые также дают тонкую пыль при разминании в сухом состоянии, но в ней присутствует некоторое количество песка. Песчаные состоят только из песчинок с небольшим количеством пылевых и глинистых крупиц.
Пылеватые почвы и породы при разминании ощущаются мягкими («бархатистыми»); песчаные – жесткими, зернистыми; пылевато-песчаные – мягкими, но с присутствием песчинок.
«Мокрый» метод
Для определения гранулометрического (механического) состава возьмите щепотку растертой почвы и увлажните ее до консистенции теста, которая обеспечит ей наибольшую пластичность. Затем попытайтесь скатать шарик на ладони и сформировать из него «шнур» примерно 3 мм в диаметре. Полученный «шнурок» попытайтесь свернуть в небольшое кольцо диаметром 2-3 см.
Результаты «мокрого» анализа будут различны в зависимости от механического состава почвы или грунта:
- 0 – в песчаной почве шарик или «шнур» нельзя образовать.
- 1 – из супесчаного грунта образуется слабый шарик, но «шнур» не формируется.
- 2 – из легкого суглинка «шнур» образуется, но он распадается на части.
- 3 – «шнурок» из среднего суглинка сохраняется, но при сворачивании легко разламывается на части.
- 4 – из тяжелого суглинка «шнур» сохраняется, но появляются трещины при сворачивании.
- 5 – из глинистой почвы «шнурок» сохраняется, может быть свернут в кольцо без нарушения целостности и трещин.
Для точного определения гранулометрического состава почвы применяют лабораторные методы, которые позволяют определить количество каждой группы механических элементов, составляющих грунт.
Метод Ферре
Процентное содержание основных гранулометрических смесей в образце почвы на конкретном поле может быть использовано для определения ее наименования. Этот простой метод предполагает размещение числовых значений фракций в процентах на сторонах треугольника.
Метод Ферре
Например, 45 % соответствуют глине, 35 % – пылеватым частицам (илу) и 20 % – песку. Следовательно, результат классифицирует нашу почву как глинистую.
Методы гранулометрического анализа состава почвы в лабораториях
Методы определения гранулометрического состава включают ситовой анализ, гидрометрический способ и седиментацию в гравитационных и центробежных силовых полях. Они позволяют определить соотношение между различными фракциями по размерам частиц в почве.
Ситовой анализ
При изучении механического состава песчаных, крупнообломочных и иногда супесчаных грунтов используется метод ситового анализа. Для этой цели берут образцы почвы и просеивают их через набор сит с отверстиями разного диаметра: 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм. После процедуры каждую фракцию земли, задержавшуюся в ячейках, взвешивают и рассчитывают процентное содержание относительно общей массы, взятой для анализа.
Методы для измерения концентрации вещества в растворе
Для изучения составляющих компонентов глинистых и суглинистых грунтов с частицами размером менее 0,1 мм используются два метода гранулометрического анализа: ареометрический и пипеточный. В их основе – зависимость скорости оседания частиц от размера. Если перемешать суспензию почвы и оставить ее покоиться, то крупицы начнут постепенно осаживаться. Более крупные и тяжелые оседают быстрее, изменяя со временем плотность и состав суспензии:
Методы для измерения концентрации вещества в растворе
Ареометрический метод
Заключается в измерении плотности отстаивающейся суспензии в цилиндре с помощью ареометра через определенные временные промежутки. Результаты зависят от содержания в смеси взвешенных твердых частиц. Путем расчетов или использования номограмм определяется процентное содержание крупиц определенного размера на основе значений убывающей плотности в разные моменты времени.
Пипеточный метод
Включает отбор проб суспензии из цилиндра на разных глубинах через заданные временные интервалы. Грунтовую смесь взбалтывают и оставляют в покое, затем посредством специальной пипетки отбирают образцы, которые содержат только вещества, не успевшие осесть за заданное время.
При последующих пробах, взятых через значительно большие интервалы времени, получаются более мелкие частицы. Процентное содержание данных крупиц в образце грунта вычисляется на основе массы высушенных составов и известного размера отобранных крошек, который рассчитывается на основании периода отстаивания суспензии и глубины взятия образчика.
Гранулометрический анализ состава почвы с использованием ситового, ареометрического и пипеточного методов позволяют определить размеры частиц и их распределение в грунте, что дает возможность оценить его текстурную классификацию и свойства, влияющие на влагоудерживающую способность и воздушность, а также прогнозировать ее удобренность и потенциал для растительного роста.
Часто задаваемые вопросы о гранулометрическом составе почвы
Каково воздействие растительности, связанное с грануломерным составом?
Влияние механического состава земли на растительность связано с различными факторами. Чем он более тяжелый, тем больше минералов содержит почва, что способствует богатству валовых и подвижных элементов питания для растений. В таких грунтах активно происходят процессы образования гумуса. Они обладают высокой поглотительной способностью, тепло- и влагоемкостью, биогенностью, но при этом показывают низкие коэффициенты водо- и воздухопроницаемости.
Как образуются названия в зависимости от размера частиц?
Называют грунты с учетом трех фракций – глины, песка и преобладающей смеси. При этом состав с наибольшим содержанием ставится в конце названия. Например, если в подзолистой земле содержится 10 % песка, 52 % крупной пыли, 15 % средней и мелкой пыли и 23 % ила, то ее механический состав будет соответствовать среднесуглинисто-иловато-крупнопылеватой почве.
Как образуются названия в зависимости от размера частиц?
Зачем определять гранулометрический состав почвы?
Основная цель механического анализа заключается в разделении почвы на различные фракции и определении процентного содержания каждой из них. Это позволяет точно узнать состав грунта и его принадлежность к определенному типу. Кроме того, проведение подобного исследования предоставляет информацию о наличии питательных веществ, эффективности использования удобрений и выборе наиболее подходящего оборудования для обработки.
Гранулометрический состав почвы определяет размеры и пропорции различных частиц, таких как песок, ил и глина, наличие которых влияет на ее физические свойства и способность удерживать влагу. Это важно при подборе подходящих сельскохозяйственных методов и культур для конкретных участков земли.
Гранулометрический (механический) анализ состава почвы имеет значение при определении физико-механических свойств грунта, таких как порозность, влагоемкость, водопроницаемость, плотность, пластичность, липкость, набухание и др. Эти факторы непосредственно влияют на плодородие и необходимы для успешного выполнения сельскохозяйственных работ.
