ских), что, в свою очередь, обусловливает наличие определенных свойств почв в зависимости от степени участия тех или иных фракций в формировании их гранулометрического состава.
Наглядное представление о различиях в удельной поверх ности частиц в зависимости от их размера дают приведенные ниже данные:
Размер фракций, мм |
Число кубических |
Удельная поверхность |
|
частиц в 1 г |
куб. частиц, см2/г |
2—0,2 |
5•102 |
20 |
0,2—0,02 |
5•105 |
200 |
0,02—0,002 |
5•108 |
2 000 |
0,002—0,0002 |
5•1011 |
20 000 |
Наиболее существенные отличия в свойствах фракций лежат на границе около 0,001 мм. У частиц мельче этого размера, т. е. частиц илистых и, в особенности, коллоидных, в силу высокой дисперсности и особого химико-минералогического состава (преобладание в их составе глинистых минералов, а также гуму са) ярко выражена поглотительная способность: вся емкость поглощения почв, как правило, обусловлена содержанием этих фракций. У частиц менее 0,001 мм хорошо выражена способность к коагуляции с образованием агрегатов, включающих и более крупные частицы, что способствует созданию благоприятных физических свойств почв в целом; вместе с тем при существова нии в почве преимущественно вне агрегатов илистые частицы резко снижают ее воздухо- и водопроницаемость.
Во фракциях крупнее 0,001 мм поглотительная способность практически не выражена, так как они представлены преимуще ственно обломками первичных минералов и содержат ничтожное количество органического вещества (за исключением фракции 0,005—0,001 мм, содержащей некоторую примесь глинистых минералов и гумуса в силу ее переходного к илу характера). Фракция пыли в интервале 0,05—0,005 мм обусловливает способ ность почв к распылению в сухом состоянии и к сплыванию во влажном, создавая при значительном содержании вне агрега тов неблагоприятные водно-физические свойства почв. Фракции песка (1—0,05 мм), целиком представленные обломками пород и минералов, совершенно лишены поглотительной способности, однако при значительном содержании они обеспечивают хоро шую воздухо- и водопроницаемость почв.
2.3. Классификация почв по гранулометрическому составу
Существует несколько классификационных схем для определе ния гранулометрического состава почв и грунтов в зависимости от соотношения фракций механических элементов. В советском почвоведении принята разработанная Н. М. Сибирцевым и впо следствии уточненная Н. А. Качинским очень удобная для поль-
72
Т а б л и ц а 4. Классификация почв по гранулометрическому составу (Н. А. Качинский, 1965)
Содержание физической |
|
глины |
|
|
|
|
|
||
(частиц < 0,01 мм), |
% |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Краткое название почвы по |
||
Почвы подзоли |
|
Почвы степного |
|
Солонцы и силь |
|
гранулометрическому |
составу |
||
стого типа поч |
|
типа почвооб |
|
носолонцеватые |
|
|
|
|
|
вообразования |
|
разования |
|
почвы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0—5 |
|
0—5 |
|
0 - 5 |
|
Песок |
рыхлый |
|
|
5—10 |
|
5—10 |
|
5—10 |
|
» |
связный |
|
|
10—20 |
|
10—20 |
|
10—15 |
|
Супесь |
|
||
2 0 - 3 0 |
|
20—30 |
|
15—20 |
|
Суглинок легкий |
|
||
30—40 |
|
30—45 |
|
20—30 |
|
» |
средний |
|
|
40—50 |
|
4 5 - 6 0 |
|
30—40 |
|
» |
тяжелый |
|
|
50—65 |
|
60—75 |
|
40—50 |
|
Глина |
легкая |
|
|
65—80 |
|
75—85 |
|
50 |
65 |
|
» |
средняя |
|
> 8 0 |
|
> 8 5 |
|
> 6 5 |
|
» |
тяжелая |
|
|
зования |
|
классификация |
|
почв |
по |
|
гранулометрическому |
составу, |
|
|
|
|
|||||||
основанная на соотношении физической глины и физического песка (табл. 4).
«Легкими» называются почвы, в гранулометрическом составе которых преобладают крупные фракции. К легким относятся песчаные и супесчаные почвы. «Тяжелые» почвы характеризу ются преобладанием в их составе тонких фракций, особенно ила. К тяжелым относятся тяжелосуглинистые и глинистые почвы.
При более детальной характеристике гранулометрического состава в название почвы, взятое в табл. 4, дополнительно вводится преобладающая из трех основных групп фракций (ил, пыль, песок), что позволяет выделить всего 18 групп почв по гра нулометрическому составу (табл. 5).
Т а б л и ц а 5. Детальная классификация почв по гранулометрическому составу (Н. А. Качинский, 1965)
|
|
Содержание |
Название дополнительное |
Преобладающие |
||
Основное название |
физической |
|||||
|
фракции, мм |
|||||
|
|
глины, % |
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Глины |
тяжелые |
> 8 0 |
Иловатые |
< |
0,001 |
|
|
|
|
Пылеватые |
0,01—0,001 |
||
» |
средние и легкие |
60 - 80 |
Иловатые |
< |
0,001 |
|
|
|
|
Пылеватые |
0,01—0,001 |
||
|
|
|
Круннопылеватые |
0,05—0,001 |
||
Суглинки тяжелые |
40—60 |
Иловатые |
< |
0,001 |
||
|
|
|
Пылеватые |
0,01 |
-0,001 |
|
|
|
|
Круннопылеватые |
0,05—0,01 |
||
» |
средние |
30—40 |
Иловатые |
< |
0,001 |
|
|
|
|
Пылеватые |
0,01 -0,001 |
||
|
|
|
Крупнопылеватые |
0,05—0,01 |
||
» |
легкие |
20—30 |
Песчаные |
> 0 , 0 5 |
||
|
|
|
Крупнопылеватые |
0,05—0,01 |
||
Пески |
|
0-10 |
Рыхлые |
> 0 , 0 5 |
||
|
|
|
Крупнопылеватые |
0,05- 0,01 |
||
|
|
|
|
|
|
|
73
Т а б л и ц а 6. Классификация грунтов по гранулометрическому составу (В. В. Охотин, 1933)
|
|
|
Содержание |
частиц, % |
|
|
||||
|
Название грунта |
|
|
|
|
|
|
|||
|
глина |
пыль |
0,005—0.25 |
песок 0,25— 2 мм |
||||||
|
|
< 0,005 |
мм |
|
|
|
|
|||
|
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Глина |
тяжелая |
> 6 0 |
|
|
|
* |
|
— |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Глина |
|
6 0 - 3 0 |
|
|
— |
|
Больше, |
чем |
пы¬ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
леватых |
|
|
Глина |
пылеватая |
> 3 0 |
Более, чем каж |
|
|
|
||||
|
|
|
дой из |
|
остальных |
|
|
|
||
|
|
|
групп |
порознь |
|
|
|
|||
Суглинок тяжелый |
3020 |
|
|
— |
|
Больше, чем пыле- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ватых |
|
|
|
пылеватый |
3 0 - 2 0 |
Больше, |
чем |
— |
|
||||
|
тяжелый |
|
песчаных |
|
Больше, |
чем |
пы- |
|||
|
средний |
20—15 |
|
|
— |
|
||||
|
|
|
Больше, |
чем |
леватых |
|
|
|||
|
пылеватый |
20— 15 |
— |
|
||||||
|
средний |
|
песчаных |
|
|
|
|
|||
|
легкий |
15—10 |
|
|
|
|
|
Больше, чем пыле- |
||
|
|
|
Больше, |
чем |
ватых |
|
|
|||
|
пылеватый |
15—10 |
|
— |
|
|||||
|
легкий |
песчаных |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
Супесь |
тяжелая |
10—6 |
|
|
— |
|
Больше, чем пыле- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
ватых |
|
|
|
пылеватая |
10—6 |
Больше, |
чем |
— |
|
||||
|
тяжелая |
|
песчаных |
|
Больше, чем пыле- |
|||||
|
легкая |
6—3 |
|
|
— |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ватых |
|
|
|
пылеватая |
6 - 3 |
Больше, |
чем |
|
|
|
|||
|
легкая |
песчаных |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
Песок |
|
< 3 |
< 2 0 |
|
— |
|
||||
Песок |
пылеватый |
< 3 |
20—50 |
|
— |
|
||||
Пыль |
|
< 3 |
> 5 0 |
|
— |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*Прочерк означает, что содержание фракции в расчет не принимается
Вгрунтоведении и инженерной геологии широко использу
ется классификация, предложенная В. В. Охотиным (табл. 6), в которой учитывается соотношение трех фракций: глины (<0,005 мм), пыли (0,005—0,25 мм) и песка (0,25—2,0 мм).
При полевом описании почв, как правило, приходится прово дить определение их гранулометрического состава до проведения лабораторного анализа. С этой целью разработан ряд приемов. Особенно широкое применение в полевой практике находит при
ем, при котором почва увлажняется до |
состояния густой пасты |
и хорошо перемешанная и размятая в |
руках раскатывается в |
74
Т а б л и ц а 7. Определение гранулометрического состава почв полевым методом раскатывания шнура (А. Ф. Вадюнина, 3. А. Корчагина, 1973)
Группа почв по меха |
|
Поведение шнура при раскатывании и свертывании |
|
ническому составу |
|
в кольцо |
|
|
|
|
|
Песок |
|
|
Почва не скатывается |
Супесь |
|
|
При скатывании почва распадается на мелкие кусочки |
|
|
|
и не дает шнура |
Легкий суглинок |
|
При раскатывании формируется легко распадающийся |
|
|
|
|
на дольки шнур |
Средний |
суглинок |
|
При раскатывании формируется сплошной шнур, кото |
|
|
|
рый при свертывании в кольцо распадается на дольки |
Тяжелый |
суглинок |
|
При раскатывании легко образуется шнур, который |
|
|
|
свертывается в кольцо с трещинами |
Глина |
|
|
Шнур легко свертывается в нерастрескивающееся коль |
|
|
|
цо |
шнур толщиной |
около 3 мм, а затем свертывается в кольцо. |
||
В зависимости от поведения шнура при свертывании в кольцо производится классификация почв по гранулометрическому со ставу по нижеследующим критериям (табл. 7).
2.4.Выражение результатов гранулометрического состава почв
При характеристике гранулометрического состава, как прави ло, анализируется только мелкоземистая часть, т. е. фракции менее 1 мм, и расчет ведется на мелкозем (содержание скелета обычно незначительно и в расчет не принимается). При этом могут быть утеряны более крупные частицы и (что особенно важно) различные прочные новообразования; их надо учитывать отдельно. При исследованиях каменистых, особенно горных, почв целесообразно производить расчет не только на мелкозем, но и на почву в целом, включая каменистую часть. Подобный пересчет позволяет более рельефно выделить проявление дифференциации профиля в процессе выветривания и почвообразования, в част ности процесс оглинивания верхней части профиля. Пример такого пересчета приведен в табл. 8.
При изучении генезиса некоторых типов почв нередко возни кает необходимость вычислить содержание только минерального ила, в особенности в органоаккумулятивных горизонтах. Для этого в таблице гранулометрического состава наряду с содержа нием общего ила приводятся данные по содержанию ила, обрабо танного Н2О2 (с целью удаления органической части ила), что может заметно изменить результаты анализа.
В естественных УСЛОВИЯХ механические элементы в почве прак тически всегда (исключая горизонты, образованные рыхлыми песками) в той или иной мере скреплены в микроагрегаты, под которыми понимаются агрегаты размером <0,25 мм. Содержа¬
75
Т а б л и ц а 8. Гранулометрический состав подзолистой гумусо-иллювиальной почвы при расчете в процентах на массу почвы в целом (числитель) и на массу мелкозема (знаменатель) (В. О. Таргульян, 1971)
Горизонт и глубина, см |
|
Размер фракций, мм |
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
> 1 |
1 — 0,01 |
<0,01 |
< 0,001 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Е |
14—23 |
45 |
34 |
21 |
9 |
|
60 |
40 |
17 |
||||
|
|
|
||||
Вh1 24—34 |
40 |
37 |
23 |
10 |
||
|
|
|
60 |
40 |
16 |
|
В2 |
42—52 |
60 |
24 |
16 |
6 |
|
58 |
42 |
17 |
||||
|
|
|
||||
ВС1 62—72 |
70 |
19 |
11 |
4 |
||
61 |
39 |
14 |
||||
|
|
|
||||
ВС2 70—100 |
80 |
12 |
8 |
3 |
||
59 |
41 |
16 |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
ние в почве различных микроагрегатов, их водопрочность, принадлежит к числу очень важных характеристик почвы.
Сопоставление данных гранулометрического и микроагрегат ного анализа позволяет вычислить фактор дисперсности К, ха рактеризующий степень разрушения микроагрегатов в воде; вы числяется он по формуле: К = (а/б) • 100, где а — ил по дан ным микроагрегатного и б — гранулометрического анализов (в % ) . Чем выше фактор дисперсности, тем менее прочны микро агрегаты, и наоборот. Так, эта величина составляет около 10% для черноземов, а в солонцах может достигать 80%. Образова ние водопрочных микроагрегатов может быть связано с различ ными причинами: в почвах степного и аридного почвообразова
ния — с наличием гуматов кальция, карбонатностью почв; в более гумидных поч вах — с присутствием полу торных оксидов.
Рис. 8. Выражение результатов анализа гранулометрического состава почвы с по мощью интегральной (кумулятивной) кри вой — I или дифференциальной кривой — II (А. Ф. Вадюнина, З. А. Корчагина,
1973)
Пример соотношения раз личных фракций по данным гранулометрического и мик роагрегатного анализа для тундровых глеевых почв при веден в табл. 9.
Существуют различные способы выражения резуль татов гранулометрического анализа почв. Один из наи более распространенных приведен в табл. 8 и 9. Одна-
76