Классификация почв по гранулометрическому составу по Н.А.Качинскому

Перевод названия почвы по гранулометрии из отечественной классификации

в зарубежные

Проблема состоит в том, что границы фракций в отечественной и большинстве зарубежных классификаций не совпадают; поэтому невозможен прямой переход из одной классификации в другую. Например, границы фракций в международной классификации: песок 2-0,005, пыль 0,05-0,002 и глина <0,002 мм. Для решения задач такого типа строится интегральная кривая распределения гранулометрических частиц, где по оси абсцисс откладывается диаметр частиц в равномерно логарифмическом масштабе, а по оси ординат откладывается содержание частиц менее конкретного диаметра (в процентах к массе абсолютно сухой почвы). При использовании классификации Н.А.Качинского для гранулометрических частиц почвы, диаметры составляют 0,001;0,005;0,01;0,05;0,025 и 1,0 мм. Логарифмы этих диаметров, соответственно, равны:-3,00;-2,30; -2,00;-1,30;-0,60 и 0,00. Эти величины отмечают на равномерной шкале оси абсцисс. Для каждого значения диаметра частиц по оси ординат откладывают процентные содержания всех частиц мельче этого диаметра, т. е. суммарное (кумулятивное) содержание частиц <0,001, <0,005, <0,01, и т. д. Последняя точка по оси абсцисс (0 в отсутствии гравия и некаменистых почвах) соответствует 100%. Полученные точки соединяют плавной кривой. Таким образом, кумулятивная кривая, начинаясь со значений содержания ила (<0,001мм), непрерывно возрастает, приближаясь к 100% при величинах диаметров самых крупных частиц.

Пример 3. В результате гранулометрического анализа чернозема получены следующие содержания фракций: <0,001 мм – 37,5%, (0,001-0,005 мм) – 8,9, (0,005-0,01 мм) – 18,9, (0,01-0,05 мм) – 30,2, (0,05 -0,25 мм) – 3,5 и (0,25-1,0 мм) – 1,0%. Построить кумулятивную кривую распределения гранулометрических частиц по размерам.

Решение. По оси ординат для соответствующих логарифмов диаметров откладываем: для -3,00 – 37,5%, для -2,30 – 46,4%, для -2,00 – 65,3%; для -1,30 – 95,5%, для -0,60 – 99,0% и для 0,00 – 100,0%. Кумулятивная кривая представлена на рис 1.

Рис. 1. Кумулятивная (интегральная) кривая распределения гранулометрических элементов по размерам

Рис. 2. Треугольник Ферре для классификации почв по гранулометрическому составу, используемый в некоторых зарубежных классификациях (в частности, USDA).

Далее, для определения процентного содержания фракций в зарубежных классификациях (песок 2-0,005, пыль 0,05-0,002 и глина <0,002 мм) на оси абсцисс находят точки, соответствующие границам этих трех фракций: 0,05 и 0,002 мм, или на равномерной логарифмической шкале -1,30 и -2,70. Значение -2,70 будет соответствовать на ординате содержанию глины, а -1,30 содержанию глины+пыли. Песок нетрудно определить по разности [100-(глина+пыль)]. Так определяют содержание фракций глины, пыли и песка, соответствующих международной классификации. Классификационную принадлежность почвы в международной классификации определяют, пользуясь треугольником Ферре (см. на рис. 2). Для этого на левой стороне треугольника, где отложено содержание глинистых частиц, находят точку, соответствующую содержанию глины (<0,002 мм). Из этой точки проводят прямую, параллельную основанию.

Затем на правой стороне треугольника (содержание пыли) также находят точку, соответствующую содержанию пыли в исследуемой почве. И из нее проводят линию, параллельную левой стороне – параллельно оси "содержание глины". Две прямые линии пересекутся внутри треугольника в некоторой точке, в которую также попадает третья линия, проведенная параллельно оси "пыль" из точки, соответствующей содержанию песка на основании треугольника. Эта точка пересечения трех линий треугольника обязательно окажется внутри какой-либо области, отвечающей за определенную классификационную группу почв по гранулометрии.

Таким образом, отечественная классификация почв, основанная на соотношении физической глины и физического песка в почве (см. таблицу 3), является по сути двухчленной, а международная – учитывающая соотношения трех фракций (пыль, песок, глина), трехчленной. Переход из одной в другую возможен лишь через построение кумулятивной кривой, нахождение содержания указанных трех фракций и определение классификационной принадлежности почвы по треугольнику Ферре. [6].

Пример 4. Определить классификационные названия по гранулометрии чернозема по отечественной и международной классификациям, гранулометрический состав которого представлен в примере 1 и 2.

Решение. Для этого по кумулятивной кривой (см. рис. 1) для точки на оси абсцисс, соответствующей диаметру глинистых частиц по зарубежной классификации (-2,70), определим содержание глины. Оно составляет 38,5%. Содержание (пыль+глина), соответствующее границе фракций <0,05, достигает 95,5%, а пыли соответственно 95,5 – 38,5 =57,0%, песка – 4,5%. По треугольнику Ферре (рис. 2) исследованный чернозем относится к пылевато-глинистому суглинку.

Использование результатов

Гранулометрический состав, выраженный в содержаниях фракций гранулометрических элементов – важнейшая физическая характеристика почвы, одна из характеристик ее дисперсности. Он определяет все основные почвенные процессы, является одним из фундаментов почвенного плодородия, так как в зависимости от гранулометрии почв формируются те или иные сельскохозяйственные мероприятия. Знание гранулометрического состава почв также дает представление о генезисе, эволюции и использовании почв. Ниже перечислены основные назначения данных о

гранулометрическом составе.

1. Название почвы по гранулометрическому составу. Оно определяется данными гранулометрического состава верхнего горизонта почвы, используя либо классификационные положения Н.А.Качинского на основе соотношения частиц >0.01 мм (физический песок) и <0.01 мм (физическая глина), либо приведенный выше треугольник Ферре.

2. По гранулометрическому составу можно восстановить и остальные свойства почв, воссоздать “образ” почвы по отношению к росту растений, проведению влаги и пр. Например, на основании гранулометрического анализа, исследуемая почва – тяжелый суглинок. Это значит, что почва будет плохо проводить влагу, иметь высокое содержание воды при низком содержании воздуха, будет долго прогреваться (“холодные” почвы). Если же мы получили по гранулометрии легкие почвы (супесь, песок связный и пр.), то это означает высокую фильтрацию влаги сквозь почву, малый диапазон доступной воды для растений, быстрый прогрев (“теплые почвы“). Данные гранулометрического состава почв используют для количественного расчета гидрологических свойств и функций почв с помощью так называемых педотрансферных функций.

3. Гранулометрический состав – основа расчета искусственных почв, основа конструирования почв. Взаимосвязь между гранулометрическим составом и водно-воздушными свойствами почв позволяет решать эту обратную задачу: задавая необходимые свойства почв составлять соответствующую смесь гранулометрических фракций. Например, если нам необходимо создать спортивный газон, который бы легко фильтровал воду, проводил ее к дренам, быстро прогревался, но при этом удерживал определенное количество воды и питательных веществ, необходимых для роста растений, то нужно «создать» почву отвечающую этим свойствам. По-видимому, в верхнем слое (0-5 см) это должна быть супесь с небольшим количеством (3-5%) ила монтмориллонитового состава, а также в составе физической глины до 1-3% гидрофобного органического вещества. Ниже, до 15 см – связанный песок, глубже – до 20 см – крупный песок, подстилаемый гравием. Это типичная почвенная конструкция, рассчитываемая по данным о гранулометрическом составе используемых почвенных компонентов. Она, конечно, воссоздана, в основном, на качественном уровне. Однако имеются и количественные подходы для создания почвенных конструкций, основанные на математических моделях движения влаги в почве.