Определение содержания глинистых частиц в почве производится нижеследующим образом. В мерный цилиндр вместимостью 50 см3 насыпают почву, просеянную через сито с отверстиями в 1 мм так, чтобы при легком уплотнении (путем легкого постукивания цилиндра) она заняла объем 5 см3. Затем приливают 30 см3 воды и 5 см3 хлорида кальция в качестве электролита. Хорошо размешивают содержимое стеклянной палочкой и, долив цилиндр водой до 50 см3, оставляют на 30 мин отстаиваться. После этого определяют приращение почвы, пересчитав его на 1 см3 сухой почвы и вычисляют процентное содержание глинистых частиц по нижеследующей таблице.
Процент пыли определяют, вычитая из 100 процентов содержание песка и глины. Название почвы по гранулометрическому составу дают, учитывая соотношение песка и глины в почве. Если на 1,0 часть глины приходится 0,8–1,0 части песка, почва называется глинистой, при 2–3 частях песка – суглинистой тяжелой, при 3– 4 частях – среднесуглинистой, при 4–5 частях – легкосуглинистая, при 7–8 – супесчаной, при 9–10 частях – песчаной.
Техника определения гранулометрического состава в поле (метод раскатывания). Гранулометрический состав можно определить в сухом и влажном состоянии. Для его определения образец растертой почвы увлажняют и перемешивают до тестообразного состояния, при котором почвы обладают наибольшей пластичностью. При определении гранулометрического состава карбонатных почв и пород применяют вместо воды 10 %-ю НСl с целью разрушения водопрочных агрегатов. Из подготовленной почвы на ладони скатывают шарик и пробуют раскатать его в шнур толщиной около 3 мм, затем свернуть в кольцо диаметром 2–3 см, по которому и судят о гранулометрическом составе.
1. Наряду с мелкоземом, т. е. частицами меньше 1 мм, в почве много более крупных обломков горных пород – каменистые почвы.
2. В почве более 90 % песчаных частиц и небольшое содержание физической глины. В сухом состоянии комок почвы легко раздавливается. Из влажного образца нельзя скатать ни шнура, ни даже шарика – песчаная почва.
3. Почва похожа на песчаную, но содержит несколько больше физической глины. В сухом состоянии образует непрочные комки. Из влажного образца нельзя скатать шнур, но можно скатать шарик величиной с грецкий орех – супесчаная почва.
4. В почве содержится до 60 % физической глины. При царапании ножом сухой глыбки образуется черта. Из влажного образца можно скатать шарик, который при сдавливании образует лепешку с трещинами по краям. При раскатывании шарика образуется шнур, который при изгибании образует трещины – суглинистая почва.
5. В почве содержится до 80 % и более физической глины. Сухие комки очень твердые и плохо поддаются раздавливанию между пальцами. При растирании ощущается очень однородная масса. Из влажного образца можно скатать шарик, который при раздавливании образует лепешку без трещин по краям. При раскатывании шарика образуется длинный тонкий шнур, который не ломается и не дает трещин при изгибании – глинистая почва.
Форма записи результатов
Оборудование и материалы. 1. Технохимические весы. 2. Коробка с почвой. 3. Мерные цилиндры на 100 см3 и 50 см3. 4. Раствор хлорида кальция. 5. Дистиллированная вода. 6. Образец почвы, просеянной через сито 1 мм. 7. Стеклянные палочки.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие первичные минералы широко распространены в рыхлых породах, почвах и почему? 2. Какие минералы называются вторичными и какова их роль в почвовобразовании и плодородии почв? 3. Как характеризуются гранулы (механические элементы) и чем отличаются их группы по составу и свойствам? 4. Что называется гранулометрическим составом и каковы принципы построения классификации почв по гранулометрическому составу? 5. Как проявляется влияние гранулометрического состава почв (легких, средних и тяжелых) на их агрономические свойства?
2.4 Определение агрегатного состава почвы и водопрочности почвенных агрегатов методом Н.И. Саввинова
Под структурой почвы понимают совокупность агрегатов или структурных отдельностей различной величины, формы, пористости, механической прочности и водопрочности.
Агрегаты диаметром больше 0,25 мм называют макроагрегатами, мельче 0,25 мм – микроагрегатами.
Агрономически ценной является комковато-зернистая структура с размером агрегатов от 0,25 до 10,0 мм, обладающих пористостью и водопрочностью. Такая структура обусловливает наиболее благоприятный водно-воздушный режим почвы. Водопрочными называются агрегаты, которые противостоят размывающему действию воды.
В задачу агрегатного анализа входит: 1) определение содержания агрегатов того или иного размера в пределах 0,25–10 мм; 2) выявление количества водопрочных агрегатов из выделенных структурных отдельностей.
Число агрегатов определенного размера находят методом «сухого» агрегатного анализа, а водопрочных агрегатов – методом «мокрого» агрегатного анализа.
Метод «сухого» агрегатного анализа. Из образца нерастертой воздушно-сухой почвы берут среднюю пробу 0,5–2,5 кг. Осторожно выбирают корни, гальку и другие включения. Среднюю пробу просеивают через колонку сит с диаметром отверстий 10; 5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25 мм. На нижнем сите должен быть поддон. Почву просеивают небольшими порциями (100–200 г), избегая сильных встряхиваний. Когда сита разъединяют, каждое из них слегка постукивают ладонью по ребру, чтобы освободить застрявшие агрегаты.
Агрегаты с сит переносят в отдельные фарфоровые или алюминиевые чашки. Когда всю среднюю пробу просеют и разделят на фракции, каждую фракцию взвешивают на технохимических весах и рассчитывают ее содержание в процентах от массы воздушносухой почвы.
Коэффициент структурности при сухом просеивании определяют по формуле
Главное качество почвенной структуры – водопрочность, т. е. способность комочков противостоять размыванию водой.
Чем богаче почва минеральными и органическими коллоидами, тем шире возможности для ее агрегации. Процесс образования структуры протекает под влиянием коагуляции коллоидов, склеивания механических элементов коллоидными пленками, а также под воздействием корней растений, гиф грибов, оплетающих почвенные комки и зерна и проникающих внутрь их.
Особенно большое значение для образования структуры почвы имеет гумус. Как коллоидное вещество, он под влиянием катионов кальция и магния способен переходить в необратимую форму и давать прочный и не растворимый в воде гель. Этот гель, играющий роль клея, и придает структурным агрегатам водопрочность.
Метод «мокрого» агрегатного анализа. Навеску почвы 50 г составляют из отсеянных структурных фракций. Из каждой фракции отвешивают на технохимических весах количество структурных отдельностей (в граммах), равное половине процентного содержания данной фракции в почве. Фракцию меньше 0,25 мм не включают в среднюю пробу, чтобы не забивались нижние сита при просеивании почвы. Поэтому навеска всегда бывает меньше 50 г.
Подготавливают набор из пяти сит с диаметром отверстий (сверху вниз) 3; 2; 1; 0,5; 0,25 мм. Сита скрепляют металлическими пластинками и устанавливают в баке с водой так, чтобы над бортом верхнего сита находился слой воды 5–6 см.
Навеску высыпают в литровый цилиндр и насыщают водой, которую приливают осторожно по стенкам цилиндра, чтобы вытеснить из почвы воздух, не защемляя его (защемленный воздух разрушает агрегаты). Увлажненную почву оставляют на 10 мин в покое, после чего цилиндр доливают водой доверху. Для полного удаления воздуха цилиндр закрывают часовым стеклом, наклоняют до горизонтального положения и ставят вертикально. Когда воздух будет удален, цилиндр закрывают пробкой, следя, чтобы под ней не осталось воздуха, и быстро переворачивают вверх дном. Держат в таком положении, пока основная масса агрегатов не упадет вниз. Затем цилиндр переворачивают и ждут, когда почва достигнет дна. Так повторяют 10 раз, чтобы разрушить все непрочные агрегаты.
При последнем обороте оставляют цилиндр дном кверху, переносят к набору сит и погружают в воду над верхним ситом. Под водой открывают пробку цилиндра и, не отрывая его от воды, плавными движениями распределяют почву на поверхности верхнего сита.
Через минуту, когда все агрегаты больше 0,25 мм упадут на сито, цилиндр закрывают пробкой под водой, вынимают из воды и отставляют.
Почву, перешедшую на сито, просеивают под водой следующим образом: набор сит поднимают в воде, не обнажая оставшихся агрегатов на верхнем сите, и быстрым движением опускают вниз. В этом положении держат 2–3 секунды, чтобы успели просеяться агрегаты, затем медленно поднимают вверх и быстро опускают вниз. Сита встряхивают 10 раз, затем вынимают из бака два верхних сита, а нижние встряхивают еще 5 раз. Оставшиеся на ситах агрегаты смывают струёй воды в большие фарфоровые чашки. Избыток воды в чашках сливают. Из больших чашек агрегаты смывают в заранее взвешенные маленькие чашечки, затем высушивают на водяной бане до воздушно-сухого состояния и взвешивают. Масса фракций, умноженная на 2, дает процентное содержание водопрочных агрегатов того или иного размера. Процент агрегатов меньше 0,25 мм определяют вычитанием из 100 суммы процентов полученных фракций.
