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.

Охарактеризуем главнейшие особенности фракций механических элементов.

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 (< 3 %), элементы питания растений в труднодоступной форме.

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.

Ил (< 0,001 мм) — в илистой фракции первичных минералов мало, среди них кварц, ортоклаз, мусковит; ил состоит в основном из высокодисперсных вторичных минералов, глинных минералов, гумусовых веществ, обладает высокой поглотительной способностью.

Способностью к коагуляции и склеиванию механических элементов в агрегаты; коллоидная фракция ила играет главную роль в физико-химических почвенных процессах; ил является средоточием элементов питания растений; богат оксидами железа и алюминия; влагоемкость очень высока; водопроницаемость и водоподъемная способность минимальные.

Ранее мы писали про Подзолистые почвы таежно-лесной зоны

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

II. Классификация почв по каменистости

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.

Читайте также: Солонцы

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.

Рекомендуем прочитать: Сероземы

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 (< 0,001 мм).

На втором месте после основного названия гранулометрического состава принято давать название группы, имеющей самое большое процентное содержание. Например, дерново-подзолистая почва содержит: песка — 20 %, крупной пыли — 42, пыли средней и мелкой — 15 и ила — 23 %.

Краткое название по гранулометрическому составу следует определить по первой колонке таблицы 8, потому что это почва подзолистого типа почвообразования.

В почве содержится 38 % физической глины, значит, почва средне-суглинистая. Полное же название по гранулометрическому составу—суглинок средний иловато-крупнопылеватый, так как группа ила по содержанию на втором месте после крупной пыли.

Вам будет интересно: Болотные почвы

В зависимости от процентного содержания этих четырех групп фракций суглинки и глины могут быть пылевато-иловатые, иловато-пылеватые, крупнопылевато-иловатые, иловато-песчаные, песчано-иловатые, крупнопылеватые, пылеватые и т. д.

В суглинках и глинах крупнопылеватых на втором месте по количеству стоит группа пыли (0,01—0,001 мм), поэтому ее название опускают. Суглинки и глины пылеватые имеют вторую по величине группу крупной пыли (0,05—0,01 мм); в этом случае ее название также опускают.

Для того чтобы дать полное название по гранулометрическому составу супеси, прибавляют название только одной преобладающей группы фракций, кроме песчаной (так как супесь всегда песчаная). Например, супесь пылеватая, супесь крупнопылеватая, супесь иловатая.

Для полного названия по гранулометрическому составу песка рыхлого и связного необходимо добавить к краткому названию только название преобладающей фракции песка (песок рыхлый крупнозернистый, песок связный среднезернистый и т. п.).

Если в почве имеются камни (> 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.

Читайте также: Дерновые почвы

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?