Агрофак

ПОМОЩНИК АГРОНОМА

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Home Почвоведение Свойства почв Механический состав и гранулометрический анализ

Механический состав и гранулометрический анализ

Механический (или гранулометрический) состав характеризует процентное содержание в почве элементов разной крупности при разрушенных агрегатах. Предполагается, что эти элементы имеют сферическую форму. На основе Международного соглашения почвоведов они классифицируются следующим образом.

Элементы мельче 2 мм называют мелкоземом. Он состоит из:

Недавно была выделена дополнительная градация, равная 50 мк; по достижении этого размера частицы заметно изменяют свои свойства. С учетом этой градации фракция 20—50 мк должна соответствовать крупной пыли (грубым суглинкам), а под тонким песком надо понимать совокупность частиц размером 50—200 мк (0,05—0,2 мм).

Нередко вместо термина «минеральные коллоиды» пользуются термином «глина», что, однако, приводит к путанице. Глины, как их определяют в почвоведении, представляют собой элементы меньше 2 мк; они состоят не из одних только глинистых минералов, а содержат также тонкодисперсный кварц (в подзолах) или карбонаты (почвы на мелах).

Определение содержания каждого из вышеперечисленных элементов в почве, а также органического вещества и карбонатов и является механическим анализом почвы. По механическому составу обычно выделяют тяжелые, компактные, богатые минеральными коллоидами почвы и легкие, сильно обедненные коллоидами. Коллоиды имеют особое значение, обусловливая сцепление между почвенными частицами. На глаз нетрудно бывает примерно определить механический состав и связность почвы, скатывая шарики из слегка влажного образца.

Типы механического состава. В американской почвенной классификации выделяется 13 типов, размещенных на рис. 7 в виде треугольника. Механический состав какого-либо образца выявляется с помощью этого рисунка в точке пересечения трех прямых линий, проведенных параллельно сторонам треугольника на расстояниях, соответствующих процентному содержанию глины, пыли (суглинка) и песка в этом образце (рис. 7).

Сильно глинистые почвы очень пластичны, тяжелы и неудобны в обработке вследствие своей вязкости, в то время как песчаные, то есть с грубым механическим составом, легки, несвязны и подвержены пересыханию.

Среди почв среднего механического состава различают два варианта — глинисто-песчаные суглинки и собственно суглинки, содержащие не более 30—35% пыли (фракции 2—50 мк) они имеют уравновешенный механический состав с достаточным содержанием коллоидов и грубых частиц. Такие почвы обычно называют рыхлыми.

Почвы с исключительно высоким содержанием пыли (мелкой, очень мелкой, близкой к илу) имеют специфический механический состав, часто неблагоприятный, так как количество коллоидов здесь недостаточно для придания агрегированности, а пыль в этом отношении совершенно бесполезна. В то же время частицы пыли способны закупоривать крупные поры, что приводит к ухудшению водопроницаемости и аэрации. Структура пылеватых почв редко бывает удовлетворительной, особенно при малых содержаниях гумуса (распыленные земли).

Напротив, структура глинистых почв может быть частично улучшена внесением большого количества органического вещества.

Используя диаграмму рис. 7, можно классифицировать механический состав почв следующим образом:

Методы механического (гранулометрического) анализа. Независимо от полевого определения механического состава в лаборатории обычно проводят точный механический анализ, пользуясь либо международным методом (седиментация после разрушения агрегатов), либо методом измерения плотности (денсиметрический метод).

Международный метод. Прежде всего удаляется органическое вещество, определяемое отдельно методом Ана или сжиганием, путем обработки перекисью водорода. Затем разрушают агрегаты разбавленной НС1 ее впоследствии удаляют фильтрованием и многократной промывкой. Глинистые элементы остаются в диспергированном состоянии в дистиллированной воде. Для лучшей диспергации добавляют цитрат или гексаметафосфат натрия.

В таких условиях более или менее длительное отстаивание и осторожное сливание позволяют разделять элементы по крупности.

Скорость отстаивания (седиментации) частицы с известным диаметром определяется по формуле Стокса — она пропорциональна квадрату радиуса частицы 1

Где К зависит оттемпературы воды

Так, при 20° время осаждения пыли при высоте столба 10 см равно 4 мин. 48 сек.

Для глин время увеличивается до 8 час.

Сливы не осевшей суспензии делают с помощью сифона; например, чтобы отделить глину при температуре 20°, следует слить осторожно столб высотой 20 см через 16 часов после взбалтывания. Во избежание потерь операция повторяется 2—3 раза.

Можно использовать также пипетку Робинсона; она позволяет брать объем 20 куб. см с глубины 10 см в конце необходимого периода седиментации. Остается только высушить взятый объем и взвесить. При вычислениях следует умножить полученные величины на 50, если образец был диспергирован в 1 л дистиллята.

Крупный песок определяют просеиванием на ситах с отверстиями 0,2 мм, мелкий — на ситах 50 мк.

В карбонатных почвах стараются не разрушать почвенные карбонаты обработкой НСl, а насыщать глину ионом К+ (или Na+), используя тенденцию щелочных глин к диспергации, которая стимулируется добавлением цитрата натрия.

В последнее время все чаще применяют ускоренный метод механического анализа, пригодный для всех почв и не требующий обработки НСl. Диспергирование достигается механическим взбалтыванием и добавлением энергичного диспергатора, обычно гексаметафосфата натрия.

Денсиметрический метод. Кумулятивные кривые. Метод основан на измерении плотности смеси почва + вода после разрушения органического вещества Н202, механического встряхивания и добавления пептизирующего агента.

Использование плотномера осложняется тем, что он погружается в смесь, плотность которой в большей или меньшей степени изменяется с глубиной. Однако для плотномера заданной формы и веса легко рассчитать «фактическую глубину» погружения Н, изменяющуюся в зависимости от плотности жидкости и, следовательно, гранулометрического состава изучаемого образца. На основе учета этой фактической глубины погружения плотномера и времени падения исследуемого элемента по формуле Стокса определяется его размер.

Задача может быть решена двумя методами.

Денсиметрия на произвольной глубине (рис. 8). Фактическая глубина выводится из измеренной плотности. В этом случае на графике диаметры изучаемых элементов выглядят как функция этой глубины и времени седиментации. На втором графике общее содержание частиц данного диаметра, выраженное в процентах, представляется как функция плотности.

Денсиметрия на определенной глубине. В этом методе используется плотномер с зафиксированной «цепью». Плотномер поддерживается на той или иной определенной глубине путем увеличения веса (при помощи цепочки и цилиндров на крючках, позволяющих определять миллиграммы и их доли, как на точных весах). Количество измеряемых элементов рассчитывается непосредственно в зависимости от времени седиментации и веса, добавленного к плотномеру.

Денсиметрические определения имеют ряд особенностей. Прежде всего они дают представление об общем процентном содержании частиц измеряемых диаметров, то есть процент суммы элементов с диаметром меньше заданной величины. Кроме того, они упрощают многочисленные измерения, сокращая интервалы времени между ними.

Денсиметрические измерения позволяют построить «кумулятивные кривые», характеризующие механический состав почвы. Они строятся следующим образом: по ординате откладываются проценты, по абсциссе — диаметры частиц в логарифмах. Вид полученных кривых позволяет четко разделить основные типы механического состава: песчаного, пылеватого, глинистого (рис. 9).

 

Кто на сайте

Сейчас 28 гостей онлайн