Лабораторная работа 2. Гранулометрический состав почв

Цель работы: получить представление о гранулометрическом составе почв, его классификации и методах определения, освоить метод Качинского, что позволяет сформировать части профессиональных компетенций 6, 14, 22.

Материальное обеспечение

1. Белый халат, тетрадь, ручка, карандаш простой, линейка, калькулятор.

2. Аналитические весы, электрическая плитка;

3. Подготовленные почвенные навески;

4. Фарфоровые чашки и стеклянные палочки, колбы на 100 см³ и воронки, плотный фильтр, мерные цилиндры на 500 см³;

5. 10%-ная, 0,2 н., 0,05 н. соляная кислота, 10%-ногоNН₄ОН, 10%-ной СН₃COOH, 4%-ного раствора щавелевокислого аммония (NН₄)₂С₂О₄, 5%-ного АgNО₃, 10%-ной HNO₃, NаОН, дистиллированная вода;

6. Пипетка Качинского.

 

Теоретическая часть

Твердая фаза минеральных почв и почвообразующих пород представляет собой полидисперсную систему, состоящую из частиц различной величины и формы, которые называются механическими элементами или гранулами. По происхождению различают механические элементы минеральные, органические и органоминеральные. Механические элементы в почве могут находиться как в раздельно-частичном состоянии (пески и супеси), так и в форме агрегатов.

Относительное содержание (в весовых процентах) в почве фракций механических элементов называется гранулометрическим составом.

Гранулометрический состав почвы существенно влияет на её водные, воздушные, физические и химические свойства, а также отражает минеральный состав.

Знание гранулометрического состава почв позволяет определять оптимальные сроки сельскохозяйственных работ, нормы и сроки внесения удобрений и весь комплекс работ по наиболее рациональному использованию и охране почв. Землеустроители, агрономы и другие специалисты учитывают пестроту почвенного покрова по гранулометрическому составу, который указывают на почвенных картах в полном названии почв.

Механические элементы почвы классифицируют по размеру. Так, частицы размером менее 1 мм называют м е л к о з е м о м. Мелкозем образует основную массу почвы. Частицы крупнее 1 мм носят название с к е л е т а почвы. Его участие в почвообразовании невелико, наоборот, скелетные почвы обладают рядом неблагоприятных агрофизических свойств. Кроме того, принято выделять группу частиц мельче 0,01 мм – ф и з и ч е с к у ю  г л и н у и группу частиц крупнее 0,01 мм – ф и з и ч е с к и й  п е с о к . Эти подразделения гранулометрического состава довольно условны, почвенно-генетическое и классификационное значение имеет более дифференцированное выделение групп частиц – ф р а к ц и й  г р а н у л о м е т р и ч е с к о г о  с о с т а в а.

Существует несколько классификаций гранулометрических элементов по крупности. В настоящее время наиболее широко применяется классификация, предложенная профессором Н.А. Качинским (таблица 1).

За рубежом принята иная классификация гранулометрических элементов, в которой за основу выделения глинистой фракции взята величина 0,002 мм. Из-за отсутствия общепринятой схемы классификации элементарных почвенных частиц (ЭПЧ) при анализе фактических данных надежнее оперировать размерами фракций, а не их наименованиями.

Более 90% ЭПЧ наземных минеральных почв – компоненты минеральной природы, около 10% – органические и органоминеральные соединения. Минеральные ЭПЧ формируются, прежде всего, в результате физического и биологического выветривания горных пород под влиянием температурных колебаний, воздействия воды, ветра, развития растений. При формировании тонких минеральных фракций возрастает роль химического и биохимического выветривания. Органические ЭПЧ образуются при разложении остатков отмерших растений, животных и микробной массы почвы. Органоминеральные ЭПЧ являются результатом взаимодействия органических и минеральных веществ.

Таблица 1 – Классификация механических элементов почв                                         (по Н.А. Качинскому)

Название фракций гранулометрического состава	Размеры механических элементов, в мм	Группы частиц
Камни	> 3	скелет	физический песок
Гравий	3-1
Песок крупный	1-0,5	мелкозём
Песок средний	0,5-0,25
Песок мелкий	0,25-0,05
Пыль крупная	0,05-0,01
Пыль средняя	0,01-0,005		физическая глина
Пыль мелкая	0,005-0,001
Ил грубый	0,001-0,0005
Ил тонкий	0,0005-0,0001
Коллоиды	< 0,0001

 

Гранулометрические фракции ЭПЧ различаются по своим свойствам и функциям. По мере уменьшения размеров гранулометрических элементов усложняется их химический состав, изменяются физико-механические показатели, возрастает роль в формировании плодородия почвы.

В зависимости от того, в каком сочетании находятся фракции ЭПЧ, изменяются водно-физические, физико-механические, воздушные, тепловые свойства почвы, ее поглотительная способность, накопление гумуса, зольных элементов и азота. Поэтому гранулометрический состав почвы – их важнейшая генетическая, агрономическая и лесорастительная характеристика.

Наиболее тонкая, коллоидная фракция (< 0,0001 мм) состоит из минеральных, органических и органо-минеральных частиц. Она играет важнейшую роль в структурообразовании и различных физико-химических процессах, происходящих в почвах и определяющих их плодородие.

Ил (0,0001-0,001 мм) состоит преимущественно из высокодисперсных вторичных минералов. В меньшем количестве в нем содержатся первичные минералы, такие как кварц, ортоклаз и мусковит. Илистая фракция играет большую роль в создании почвенного плодородия, в физико-химических процессах, протекающих в почве. Она обладает высокой поглотительной способностью, содержит много гумуса и элементов зольного и азотного питания растений.

Пыль мелкая (0,001-0,005 мм) характеризуется относительно высокой дисперсностью, состоит из первичных и вторичных минералов. В связи с этим обладает рядом свойств, не присущих более крупным фракциям: способна к коагуляции и структурообразованию, обладает поглотительной способностью, содержит повышенное количество гумусовых веществ. Однако обилие тонкой пыли в почвах в свободном, неагрегатированном состоянии придает им такие неблагоприятные свойства, как низкая водопроницаемость, большое количество недоступной воды, высокая способность к набуханию и усадке, липкость, трещиноватость, плотное сложение.

Для пыли средней (0,005-0,01 мм) характерно относительно высокое содержание слюд, придающих почве повышенную пластичность и связность. Она хорошо удерживает влагу, но обладает слабой водопроницаемостью, не способна к коагуляции, не участвует в струкурообразовании и физико-химических процессах, протекающих в почве. Поэтому почвы, обогащенные фракцией крупной и средней пыли, легко распыляются, склонны к заплыванию и уплотнению, отличаются слабой водопроницаемостью.

Пыль крупная (0,01-0,05 мм) по минералогическому составу мало отличается от песчаной фракции, поэтому она обладает некоторыми физическими свойствами песка: не пластична, слабо набухает, имеет низкую влагоёмкость.

Песчаная фракция (0,05-1 мм) состоит из обломков первичных минералов, прежде всего кварца и полевых шпатов. Отличается высокой водопроводностью, не набухает, не пластична, однако обладает некоторой капиллярностью и влагоёмкостью. Поэтому на природных песках, особенно на мелкозернистых, хорошо растут сосновые насаждения. Такие пески пригодны и для выращивания сельскохозяйственных культур.

Гравий (1-3 мм) – состоит из обломков первичных минералов. Высокое содержание его в почвах не препятствует их обработке, но придает им неблагоприятные свойства, такие как провальная водопроводность, отсутствие водоподъемной способности, низкая влагоёмкость, что делает их непригодными для произрастания сельскохозяйственных культур, а лесные насаждения на гравелистых почвах, как правило, малопродуктивны.

Камни (крупнее 3 мм) представлены преимущественно обломками горных пород. Каменистость – отрицательное свойство почв, которое затрудняет использование почвообрабатывающих машин и орудий, мешает появлению всходов и росту растений.

Таким образом, с увеличением размера гранулометрических элементов существенно изменяются их свойства.

Классификация почв по гранулометрическому составу, основанная на соотношении физической глины и физического песка, впервые разработана         Н.М. Сибирцевым и в последующем усовершенствована Н.А. Качинским (таблица 2).

 

Таблица 2 – Классификация почв и пород по гранулометрическому составу

(по Н.А. Качинскому)

Название почв по гранулометрическому составу	Содержание, %
	физической глины (частицы диаметром менее 0,01 мм)			физического песка (частицы диаметром более 0,01 мм)
	подзолистого типа почвообразования	степного типа почвообразования	солонцах и солонцеватых	подзолистого типа почвообразования	степного типа почвообразования	солонцах и солонцеватых
Песок рыхлый	0-5	0-5	0-5	100-95	100-95	100-95
Песок связный	5-10	5-10	5-10	95-90	95-90	95-90
Супесь	10-20	10-20	10-15	90-80	90-80	90-85
Суглинок легкий	20-30	20-30	15-20	80-70	80-70	85-80
Суглинок средний	30-40	30-45	20-30	70-60	70-55	80-70
Суглинок тяжёлый	40-50	45-60	30-40	60-50	55-40	70-60
Глина легкая	50-65	60-75	40-50	50-35	40-25	60-50
Глина средняя	65-80	75-85	60-65	35-20	25-15	40-35
Глина тяжёлая	более 80	более 85	более 65	менее 20	менее 15	менее 35

 

Высокая значимость гранулометрического состава в почвообразовании и в плодородии почв определяет постоянное внимание к его изучению как ученых, так и практиков сельского хозяйства. Это важнейшее условие среды обитания растений. Его экологическая значимость прежде всего определяется тем, что с гранулометрическим составом связаны богатство или бедность почв. Обычно, чем легче гранулометрический состав, тем меньше в почвах гумуса и элементов питания растений.

По мере возрастания количества илистых частиц увеличивается и потенциальное плодородие. Однако потенциальное плодородие зависит не только от богатства почвы, но и от её физического состояния. Так, очень тяжёлые глинистые почвы хотя и могут содержать много гумуса и элементов питания, но снижают свое плодородие из-за ухудшения физических свойств. Это характерно для слитых почв чернозём ной полосы и долин рек, серых и бурых лесных почв, каштановых почв сухих степей. Негативное влияние высокого содержания глинистых частиц в почвах может быть компенсировано их хорошей оструктуренностью. Такие свойства типичны для чернозёмов , имеющих хорошую структуру при глинистом составе, для сероземов, обладающих карбонатной микроагрегатностью, для красных и желтых аллитных почв с железистой псевдопесчаной агрегатностью.

Не все растения одинаково реагируют на гранулометрический состав почв (таблица 3).

 

 

Таблица 3 – Оптимальный гранулометрический состав почв

для различных растений

Почвы
Песчаные и супесчаные	Средне- и легкосуглинистые	Структурные тяжелосуглинистые и глинистые	Малооструктуренные и слитые тяжелосуглинистые и глинистые
Озимая рожь, Картофель, Маниок, Арахис, Арбуз, Дыня,Тыква, Эспарцет, Черешня, Оливки, Люцерна желтая, Житняк сибирский, Полынь песчаная, Овес песчаный, Кумарчик песчаный, Прутняк, Солодка, Саксаул белый, Саксаул черный, Тамарикс, Песчаная акация, Сосна	Сорго, Овес, Просо, Рожь, Гречиха, Ячмень, Соя, Подсолнечник, Кунжут, Клещевина, Фасоль, Горох, Томат, Картофель, Ячмень, Маниок, Батат, Черешня, Яблоня, Груша, Чай, Оливки, Виноград, Грецкий орех, Лавр, Мандарин, Лимон, Айва, Инжир, Табак, Кедр, Дуб, Клен	Пшеница, Ячмень, Кукуруза, Рожь, Соя, Подсолнечник, Кориандр, Клещевина, Нут, Фасоль, Лен, Сахарная свекла, Сахарный тростник, Конопля, Хлопчатник, Вика, Клевер, Слива, Абрикос, Вишня, Грецкий орех, Гранат, Хурма, Фейхоа, Лиственница, Дуб, Клен, Ясень	Рис, Кукуруза, Сахарный тростник, Люцерна, Фундук, Слива, Вишня, Гранат, Хурма, Фейхоа, Пырей, Люцерна, Донник, Ель, Дуб, Дикая яблоня, Дикая груша

 

Несмотря на большую экологическую приспособленность к почвам различного гранулометрического состава, есть определенный оптимум для каждой группы культур, и это необходимо учитывать при разработке мероприятий по рациональному использованию земель. Например, черешня и картофель неплохо плодоносят на тяжелосуглинистых чернозёма х. Однако наибольшая урожайность, лучшее развитие наблюдается на супесчаных и легкосуглинистых почвах. Есть целая группа растений-псаммофитов, предпочитающих песчаные местообитания: житняк сибирский, кумарчик песчаный, саксаул, овес песчаный, сосна и др. Многие растения, такие как кукуруза, слива, вишня, ель, дуб и другие, не выносят песчаных почв.

Особенно важно учитывать гранулометрический состав почв при выборе участков под многолетние насаждения, так как ошибки, допущенные при закладке садов и виноградников, обнаруживаются слишком поздно и чреваты значительными затратами труда и средств.

Гранулометрический состав – довольно устойчивый признак почвы, изменить его можно на небольших площадях. Для улучшения глинистых бесструктурных почв необходимо внесение 300-800 т/га песка.Для улучшения песчаных и супесчаных почв применяют глинование внесением 300-800 т/га глинистых материалов.

Для определения гранулометрического состава почв используютполевые (органолептические) и лабораторные методы (механическийанализ).

 

Задания

1. Определить гранулометрический состав почвенных образцов полевыми методами и механическим анализом.

2. Определить гранулометрический состав почвенных образцов механическим анализом.

3. Дать полное название почве по гранулометрическому составу.

4. Рассчитать гранулометрический показатель структурности.

5. Проанализировать распределения отдельных фракций по профилю.

6. Начертить график распределения механических элементов по профилю.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: