Полевые и лабораторные методы определения гранулометрического состава почв

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЧВ (Н.А.Качинский, 1965)

Классификация гранулометрических элементов

Гранулометрический (механический) состав почвы — 1) механический состав почвы, характеризующий относительное содержание в почве частиц различной величины; 2)весовое соотношение в почве частиц разного размера. Под частицами разного размера подразумеваются группы частиц, диаметр которых лежит в определенных пределах. Каждая из таких групп называется гранулометрической (механической) фракцией почвы.

Группировка механических элементов по размерам называется классификацией механических элементов. В нашей стране применяется классификация Н.А. Качинского.

Название механических элементов	Диаметр механических элементов, мм
Физический песок (> 0,01 мм)
Камни	> 3
Гравий	3–1
Песок крупный	1–0,5
Песок средний	0,5–0,25
Песок мелкий	0,25–0,05
Пыль крупная	0,05–0,01
Физическая глина (< 0,01 мм)
Пыль средняя	0,01–0,005
Пыль мелкая	0,005–0,001
Ил грубый	0,001–0,0005
Ил тонкий	0,0005–0,0001
Коллоиды	< 0,0001

В основу разделения механических фракций положены различия, главным образом, в водно-физических свойствах частиц. Так, каменистая часть почвы (d > 1 мм) с точки зрения водно-физических свойств не активна, инертна; она не способна удерживать влагу. Песок (d = 1,0–0,05 мм) обладает слабой водоудерживающей способностью. Пыль (d = 0,05–0,001 мм) очень хорошо удерживает воду и обладает хорошей водоподъемной способностью; ил (d < 0,001 мм) имеет плохую водопроницаемость и меньшую, чем у пылеватых частиц, водоподъемную способность.

Точные определения гранулометрического состава производятся на основании лабораторного анализа. В полевых условиях гранулометрический состав почвы определяют упрощенными способами: «органолептическим» - методом скатывания между пальцами, сухим (метод «зеркала») и мокрым растиранием. Определение может быть кратким (с учетом содержания физического песка и физической глины) и подробным (с учетом дополнительной характеристики по преобладающей фракции). Упрощенные полевые методы при наличии навыка и тщательном выполнении дают результаты, близкие к полученным в лаборатории с помощью приборов.

В полевых условиях помимо сухого и мокрого растирания для определения гранулометрического состава применяют метод скатывания шнура, скатывания шарика, пробу ножом по стенке разреза, а на пахотных угодьях - по структурности пашни.

Ниже приводится описание техники выполнения этих методов.

1. Сухое растирание (метод «зеркала»). Небольшой комочек воздушно-сухой почвы (размером с горошину) растирают пальцами и высыпают на сухую ладонь. Почву втирают указательным пальцем в кожу, затем ладонь переворачивают и слегка встряхивают. На ладони остается так называемое «зеркало» за счет оставшихся в бороздках и порах кожи наиболее мелких частиц (фракции физической глины). По «зеркалу» определяют гранулометрический состав почвы.

Рыхлые пески «зеркала» почти не дают; у связных песков оно слабое, редкое, но все же ясно заметное; у супесей - ясно заметное, но прерывистое; у легких суглинков - хорошее, почти сплошное и у средних суглинков - сплошное «зеркало». Более тяжелые по составу почвы трудно растирать пальцем в сухом состоянии. Обычно они имеют хорошо выраженную микроструктуру и поэтому могут показаться опесчаненными и даже дать прерывистое «зеркало», что ошибочно укажет на более легкий гранулометрический состав.

Методом сухого растирания хорошо определять гранулометрический состав лишь песчаных, супесчаных и легкосуглинистых почв. С его помощью можно дать и дополнительную характеристику гранулометрического состава. Пылеватые почвы и породы при растирании дают ощущение мягкости или «бархатистости»; песчанистые - жесткости, шероховатости; пылевато-песчанистые - мягкости, но и явного присутствия песчинок (более трех).

2. Мокрое растирание. Небольшую щепотку почвы смачивают водой и растирают на ладони. Рыхлые пески не оставляют почти никакого следа, связные - слегка загрязняют ладонь; супеси загрязняют ладонь сильнее; легкие и средние суглинки почти сплошь замазывают кожу, а тяжелые - сплошь; глины дают однородную мажущуюся массу.

3. Скатывание шнура (по Н. А. Качинскому). Почву смачивают и разминают пальцами до консистенции теста. В таком состоянии вода не отжимается, а почва блестит и мажется. Хорошо размятую почву раскатывают между ладонями и шнур сворачивают в колечко (толщина шнура около 3 мм, диаметр кольца около 3 см). 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; шнур образуется сплошной, но при свертывании в кольцо трескается - тяжелый суглинок; глины дают сплошной шнур, который свертывается в кольцо, не трескаясь.

Сильнокарбонатные почвы следует смачивать не водой, а 8-10 %-ной соляной кислотой для разрушения почвенной микроструктуры.

4. Скатывание шарика. Из сырой или смоченной размятой почвы скатывают шарик диаметром 2-3 см, который затем расплющивают в тонкую лепешку. У рыхлых песков шарик не образуется; у связных песков - легко крошится; у супесей - имеет шероховатую поверхность и при расплющивании распадается на куски; у суглинков - гладкую поверхность, при расплющивании глубоко растрескивается по краям; у глинистых - блестящую поверхность, причем у легкоглинистых - при расплющивании лепешка с незначительными трещинами по краям, а у средне- и тяжелоглинистых - без трещин.

5. Проба ножом. Лезвием ножа делают черту и срез почвы. Черта осыпается, поверхность среза шероховатая, иод ножом слышен треск - песчанистая почва; черта с разорванными краями от выпавших песчинок, поверхность среза шероховатая - супесчаная; черта ровная, шире лезвия ножа, поверхность среза ровная, матовая, под ножом треска не слышно - суглинистая; черта узкая, равна по ширине лезвию, срез гладкий, блестящий - глинистая почва.

6. Определение механического состава почвы по структурности пашни. Почвы разного гранулометрического состава обладают различной способностью образовывать структурные агрегаты. Наблюдая структурность недавно обработанных (заборонованных) участков, можно заметить, что рыхлопесчаные почвы состоят из раздельночастичной бесструктурной массы, связнопесчаные - имеют на поверхности отдельные комки, у рыхлопесчаных - комки занимают менее 1/3 поверхности, у связносупесчаных — до 1/2, у легкосуглинистых - около 3/4, у среднесуглинистых - вся поверхность покрыта комками размером от голубиного до куриного яйца, у тяжелосуглинистых и глинистых - комки покрывают всю поверхность и среди них встречаются глыбы до 10 и более сантиметров.

Перед лабораторным анализом проводят подготовку образца, которая заключается в полном разделении почвы на элементарные частицы. Для этого почву растирают, обрабатывают кислотой (для удаления карбонатов) и щелочами, а затем кипятят. Подготовленную суспензию переносят в мерный цилиндр для отбора фракций. Лабораторные методы основаны на различной скорости осаждения фракций разного размера в стоячей воде. Скорость осаждения частиц пропорциональна их радиусу в квадрате.

Сущность пипеточного метода заключается в том, что с помощью специальной пипетки с определенной глубины взмученной суспензии через определенное время берут пробы по 20...25 см3. Пробы выпаривают в заранее взвешенных стаканчиках или чашках, высушивают и взвешивают. По массе фракций в каждой пробе рассчитывают гранулометрический состав почвы. При этом учитывают содержание таких цементирующих веществ, как карбонаты кальция. Почва, в которой содержится значительное количество карбонатов, обладает низкой водопроницаемостью, большой сопротивляемостью почвообрабатывающим орудиям и является тяжелой. Если же такую почву промыть кислотой (чтобы удалить карбонаты), то в результате анализа мы получим данные, указывающие на высокую водопроницаемость и легкую податливость обработке, то есть эта почва будет иметь совершенно иные свойства, чем природная.