Практические занятия 4 (2 часа) Механический состав почв. Классификация механических

Практические занятия 4 (2 часа)
Механический состав почв. Классификация механических
элементов. Определение механического состава почв. «сухим
методом», «мокрым методом» и по методу М.М. Филатова.
Физические свойства.
Механический состав почв и почвообразующих пород
Общие сведения
В системе земельного кадастра Республики Казахстан при
бонитировке богарной и орошаемой пашни в качестве оцениваемых
параметров учитывается механический состав почв.
В том и другом случаях вводятся поправочные коэффициенты на
защебненность и каменистость, а при оценке орошаемых пашен и на
различный механический состав почв.
Почва - исключительно сложная полидисперсная система, в составе
которой принимают участие частицы разнообразного размера от
нескольких ангстремов до десятков сантиметров в диаметре, причем это
почти непрерывный ряд распределения частиц по крупности. Весовое
соотношение в составе почвы частиц разной крупности в пределах
непрерывного ряда определенных условных групп крупности называются
механическим составом почвы, (soil texture). При этом имеется в виду
соотношения частиц или механических элементов, представленных
минеральными зернами и ирганическими и органоминеральными
гранулами, свободно суспендируемыми в воде после разрушения клеящего
материала.
Целостность
механических
элементов
определяется
молекулярными силами взаимодействия.
Механический состав - важнейшая характеристика почвы. От него
зависят практически все свойства почвы й в целом ее плодородие.
Морфология любой почвы в первую очередь определяется ее
механическим составом.
Механические частицы имеют различную геометрическую форму, но
при изучении механического состава почв форма частиц не принимается
во внимание, если частицы меньше 2 см в диаметре. В соответствии со
своим средним диаметром механические элементы почв и материнских
пород условно (но в примерном соответствии со свойствами тех или
других фракций) делятся на непрерывный ряд классов по степени
крупности, причем различно в разных научных школах. В бывшем СССР
общепринятой является классификация Каминского, которая и сегодня
принята во всех бывших республиках СНГ, а в грунтоведении и
инженерной геологии - классификация Охотина.
Методика Н.А. Качинского (русская классификация) здесь, выделены
следующие фракции (таблица 1).
Таблица 1- Классификация механических элементов почв по Н.А.
Качинскому
Фракции
1
Песок:
Средний
Мелкий
П ЫЛЬ
Крупная
Средняя
Мелкая
Ил:
Грубый
Тонкий
Коллоиды
Физическая глина
Физический песок
Размер фракций мм
2
0,5-0,25
0,25-0,05
0,05-0,01 \- 1
0,01 - 0,005 ' ~1
0,005 -0,001
0,001 -0,0005
0,0005-0,0001
<0,0001
частицы < 0,01 мм
частицы >0,01 мм
Кроме того, все частицы больше 1 мм называют «скелетной частью»
почвы, менее 1 мм - мелкоземом.
В основу разделения на механические фракции положены различия в
водно-физических свойствах частиц разной величины.
Отдельные фракции по-разному влияют на свойства почв и пород.
Это объясняется различным минералогическим и химическим составом
фракций, их различными физико-химическими свойствами.
Характерные свойства фракций:
Камни (больше 3 мм) представлены преимущественно обломками
горных пород. Каменистость - отрицательное свойство почв. Присутствие
камней в почвах затрудняет использование сельскохозяйственных машин
при обработке, мешает появлению всходов растений, создает особый
тепловой режим. Каменистость учитывают и классифицируют в
зависимости от количества частиц больше 3 мм.
Разделение почв по степени каменистости проводят по содержанию (в
процентах от массы почвы) частиц больше 3 мм: ( Н.А. Качинский):
не каменистые до 0,5 %;
слабокаменистые 0,5 - 5%;
-среднекаменистые 5-10%
6)
сильнокаменистые больше 10%.
По типу каменистости почвы делятся на валунные, галечниковые и
щебнистые (щебенчатые).
Гравий (3 - 1 мм.) состоит из обломков первичных минералов.
Большое ГПЛРПЖЯНИР тяяия R ПОЧИЯХ не ппепятствует ее обоаботке. но
придает им особые свойсвта, неблагоприятные для роста и развития
растений- высокую водопроницаемость, низкую влагаемость и отсутствие
влагоподъемности.
4)
5)
Песчаная фракция (1 - 0,05 мм) Состоит из обломков первичных
минералов, чаще всего кварцев и шпатов. Частицы песчаных фракций, или
природные пески, имеют высокую водопроницаемость, слабую
водоудерживающую и водоподъемную способность. Эти свойства
изменяются с уменьшением величины зерен. Пески не пластичны и не
набухают в воде, в сухом состоянии сыпучи.
Пыль крупная и средняя (0,05 - 0,005). Фракции крупной (0,05 - 0,01)
по минералогическому составу мало, чем отличается от песчаной, поэтому
обладает практически такими же качествами - плохой водоудерживающей
и водоподъемной способностью и высокими фильтрационными
качествами.
Фракции средней пыли (0,01 - 0,005) характерно повышенное
содержание слюды, которые придают ей повышенную пластичность,
связность. Как более мелкая (дисперсная) она лучше удерживает влагу, но
обладает слабой водоудерживающей способностью, не коагулирует, не
участвует в процессах структурообразования и физико-химических
процессах, происходящих в почвах. Почвы с большим процентом крупной
и средней пыли в механическом составе легко распыляются, склонны к
заплыванию и уплотнению и как результат этого - плохо водопроницаемы.
Пыль мелкая (0,005 - 0,001) характеризуется относительно высокой
дисперсностью, состоит из первичных и вторичных минералов. Обладает
рядом свойств, не присущих более крупным фракциям: способностью
коагулировать,
способностью
структурообразования,
обладает
поглотительной способностью, содержит повышенное количество
гумусовых веществ. Большое количество мелкой пыли в почвах в
неагрегатированном состоянии создает неблагоприятные свойства, как
низкая водопроницаемость, высокая водоудерживающая способность,
высокая степень набухаемости, и усадки, липкость, трещиноватость,
плотное сложение.
Ил (меньше 0,001) состоит преимущественно из высокодисперсных
вторичных
минералов.
Илистая
фракция
обладает
высокой
поглотительной способностью, содержит много гумуса и элементов
зольного питания. Этой фракции принадлежит основная роль в
протекающих физико-химических процессах в почвах, а ее коллоидам основная роль в структурообразовании.
Водно-физические
и
физико-механические
свойства
почв,
обогащенных илистой фракцией, в значительной мере определяются
способностью к структурообразованию. Эта способность зависит от
минералогического и химического состава почвы, количества гумуса,
соединений кальция и железа, or состава поглощенных катионов.
Классификация почв и пород по механическому составу.
Фракции механических элементов слагают почвы и породы в
различных количественных соотношениях. Относительное содержание в
почвах или породахфракций механических элементов называются
механическим составом.
При различном соотношении в почвах
или почвообразующих
породах механических элементов они будут иметь неодинаковые
свойство. Все многообразие почв и пород по механическому составу
объединены в несколько групп с характерными для них физическими,
физико-химическими и химическими свойствами. Различное содержание
механических фракций непосредственно влияет на почвенное плодородие.
Механический состав принято выражать в соотношении фракций в
процентах.
В основу классификации почв и пород по механическому составу
положено соотношение физического песка и физической глины.
В классификации учитываются генетические особенности почв, что
отражается в неодинаковом содержании физического песка и физической
глины при определении наименования механического состава различных
по генезису почв.
Это объясняется следующим. Элементарные частицы физической
глины склеиваются в микроагрегаты (комочки размером меньше 0,25 мм).
Микроагрегатированность
почвенноймассы
и
водопрочность
микроагрегатов зависят от содержания в почве ила и его
минералогического состава, содержания гумусовых веществ, СаСОз и
других факторов; микроагрегаты могут образовывать более крупных
размеров частицы, - макроагрегаты. Между водопрочными микро- и
макроагрегатами образуются более крупные промежутки (поры, полости),
которые заполняются водой и воздухом. Лучше агрегатированные (или
оструктуренные) почвы имеют более рыхлое сложение, следовательно,
более благоприятные для растений водные, воздушные и другие свойства,
чем неагрегатированные почвы при одинаковом содержании физической
глины.
Степного типа
почвообразования
красноземы и желтоземы
Солонцы и сильно
солонцеватые почвы
Лесного
(подзолистого)
типа
Степного типа
почвообразования
красноземы и желтоземы
Солонцы и сильно
солонцеватые почвы
Песок рыхлый
Песок связ
Супесь
Суглинок легкий
Суглинок средний
Суглинок тяжелый
Глина легкая
Глина средняя
Глина тяжелая
Лесного (подзолистого) 1
типа
Таблица 2
2
0-5
5 - 10
10-20
20-30
30-40
40 - 5O
50-65
65-80
>80
3
0-5
5- 10
10-20
20-30
30-45
45 -60
60-75
75-85
>85
4
0-5
5- 10
10- 15
15-20
20-30
30-40
40-50
50-65
>65
5
100-95
95-90
90-80
80-70
70-60
60-50
50-35
35-20
<20
6
100-95
95-90
90 - 80
80-70
70-55
55-40
40-25
25-15
<15
7
100-95
95-90
90-85
85 - 80
80-70
70-60
60-50
50-35
<15
Значение механического состава
От механического состава почв и почвообразующих процессов,
связанных с превращением, перемещением и накоплением органических и
минеральных веществ в почвах. В результате в одних и тех же природных
условиях на породах разного механического состава формируются почвы
с разными свойствами.
Механический состав оказывает существенное влияние на воднофизические, физико-механические, воздушные, тепловые свойства,
окислительно-восстановительные условия, поглотительную способность,
накопление в почвах гумуса, элементов питания.
В зависимости от механического состава почв меняются условия
обработки, сроки полевых работ.
Почвы песчаные и супесчаные легко поддаются обработке, поэтому
издавна их называют легкими, обладают хорошей водопроницаемостью и
хорошей водопроницаемостью и благоприятным воздушным режимом,
быстро прогреваются. Однако они имеют ряд отрицательных свойств,
прежде всего низкую влагоемкость. Поэтому на песчаных и супесчаных
почвах даже во влажных районах растения могут страдать от недостатка
влаги. Легкие почвы бедны гумусом и элементами питания растений,
обладают незначительной поглотительной способностью, наиболее
подвержены ветровой эрозии.
Тяжелосуглинистые и глинистые почвы отличаются более высокой
связностью и влагоемкостью, лучше обеспечены питательными
веществами, богаче гумусом. Обработка этих почв требует больших
энергетических затрат, поэтому их принято называть тяжелыми.
Тяжелые бесструктурные почвы обладают неблагоприятными
физическими и физико-механическими свойствами. Для них характерна
слабая водопроницаемость, они легко заплывают, образуют корку,
отличаются большой плотностью, липкостью, часто у них
неблагоприятные воздушные и тепловые режимы.
Лучшим комплексом свойств обладают легко и среднесуглинистые
почвы.
Оценка механического состава в каждом конкретном случае
нуждается в детализации в зависимости от характера использования почв
и от биологических особенностей культур, их требований к почвенным
условиям. Так, для картофеля и многих овощных культур и бахчевых
более благоприятны супесчаные и легкосуглинистые почвы. Это
установлено как для нечерноземных почв, так и для черноземов,
каштановых почв и светлых орошаемых почв Средней Азии. Если почвы
используются для выращивания сельскохозяйственных культур на богаре,
то для создания запаса влаги в аридных условиях лучшими почвами нужно
считать тяжелые почвы. В зонах
Задание
Для выполнения этого студенты получают индивидуально задания
лабораторных анализов по вариантам и делают расчеты механического
состава почв по дерновому, подзолистому и солонцовому типам
почвообразований.
Цель работы - научиться определять механический состав по
результатам лабораторных анализов.
Порядок выполнения работы: По конкретному заданию студенты
проводят расчеты механического состава почв, определяют степени
защебнения и дают их полное название.