Уровень элементарных частиц: Гранулометрический состав почвы, или ее текстура, это уровень «Базовой структуры». Базовой – потому что именно на этом уровне изучения почвы формируются основные, базовые, свойства почвы. От того, в какой степени в почве представлены крупные или мелкие частицы, будут зависеть все фундаментальные свойства, ее поведение в отношении поглощения и проведения веществ и энергии, их трансформация, т.е. все основные процессы, которые определяют облик, свойства, внутреннюю жизнь почвы и ее функции в биосфере.

Такая важная характеристика почвы, как дисперсность, проявляется в двух качествах в виде свойств малого размера частиц и в высокой удельной поверхности. Во многом эти свойства взаимосвязаны. Однако они обладают и определенной независимостью, характеризуя дисперсность почвы, как по наличию частиц разного размера, так и по состоянию и свойствам поверхности этих частиц. Наличие в составе твердой фазы почвы частиц различного диаметра оценивается по гранулометрическому составу почв. по гранулометрическому составу почв.

Прежде всего необходимо определить, с какими частицами мы имеем дело при гранулометрическом составе. В этом случае анализируются те наименьшие частицы твердой фазы почвы, ее первооснова, которые трудно разрушить физическими (растиранием) и химическими (воздействие щелочей и кислот) методами, за что они и называются элементарными.

Элементарные почвенные частицы (ЭПЧ) – обломки горных пород и минералов, а также аморфные соединения, все элементы которых находятся в химической взаимосвязи и не поддаются разрушению общепринятыми методами пептизации.

Последовательно проанализируем это определение.

ЭПЧ – это представители твердой фазы почвы, куда входят и минеральные, и аморфные (как правило, органические соединения, гидроокиси Fe, Al) вещества.

5. Методы исследований физического состояния почвы на агрегатном уровне (микро– и макроагрегатов).

Способность почвенных агрегатов противостоять размывающему действию воды- водопрочность.

Структурой почвы называют различные по размеру и форме аг­регаты, в которые склеены почвенные частицы. Почвенные агре­гаты могут состоять из первичных почвенных частиц или из мик­роагрегатов, соединенных друг с другом в результате коагуляции коллоидов, склеивания, слипания.

Макроагрегатный анализ по методу Н.И. Савина

Ход определения. Для количественной (сухое просеивание) и качественной (мокрое просеивание) характеристик структуры почвы отбирают образцы с ненарушенной структурой.

Для определения водопрочной структуры составляют среднюю пробу массой 50 г, отбирая из каждой фракции после сухого про­сеивания навеску, численно равную половине процентного ее со­держания.

Отобранную среднюю пробу осторожно высыпают в стеклян­ный цилиндр на 1 л, наполненный на 2/3 объема водой, и остав­ляют в покое на 10 мин для удаления воздуха из агрегатов. Через 10 мин цилиндр доливают водой доверху, закрывают пробкой или стеклом и переворачивают вверх дном, удерживая в таком положении несколько секунд, пока основная масса агре­гатов переместится вниз, затем возвращают цилиндр в исходное положение. После десяти подобных оборотов закрытый цилиндр опрокидывают над набором сит, стоящих в ванне с водой (рис. 11). Цилиндр под водой быстро открывают и _—_,плавными круговыми движениями рас­пределяют почву по верхнему ситу.

Перенесенную на сита почву просе­ивают в воде. Для этого набор сит мед­ленно поднимают на 5—6 см и быстро опускают на 3—4 см. Встряхивания по­вторяют 10 раз с промежутком 2—3 с. За­тем сита с отверстиями более 2 мм сни­мают, а остальные встряхивают еще 5 раз и вынимают из воды. Оставшиеся на ситах агрегаты смывают струёй воды из промывалки в фарфоровые чашки, изб воды из чашек выпаривают, а агрегаты доводят до воздушно-сухого состояния и взвешивают. Для каждой фракции опр-ют её процентное сод-е, умножая массу фракции на 2.

Микроагрегатный анализ Н.А. Качинского

Незасоленные почвы. Подготовленную для микроагрегатного анализа навеску пере­носят в бутыль емкостью 0,5 л и наливают в нее до половины дис­тиллированную воду. Почву оставляют на 1 сут для размокания, затем встряхивают в течение 2 ч на мешалке. После этого содер-жимое бутыли через сито с диаметром отверстий 0,25 мм перено­сят в цилиндр на 1 л, доливают его до 1000 см³ и устанавливают вертикально. Оставшуюся на сите фракцию переносят в сушиль­ный стаканчик, высушивают в термостате до постоянной массы и определяют ее процентное содержание, принимая за 100 % массу взятой для анализа почвы.

Сроки и глубина взятия проб суспензии в цилиндре изменя­ются в зависимости от плотности жидкости и частиц.

Пробы суспензии берут специальной пипеткой объемом 25 см³, погружая ее на расчетную глубину. Для этого содержимое цилинд­ра взмучивают специальной мешалкой, через расчетное время пи­петку погружают на заданную глубину и с помощью респиратора отбирают пробу суспензии, которую переносят в предварительно взвешенную фарфоровую чашку, излишки воды выпаривают на водяной или песчаной бане, а остаток сушат при температуре 105 °С до постоянной массы и взвешивают с точностью до 0,0001 г.

Засоленные почвы. Микроагрегатный анализ засоленных почв вы­полняют в той же последовательности, что и анализ незаселенных почв, только вместо дистиллированной воды используют водную вытяжку из данной почвы при соотношении почвы и воды 1 : 25. Для приготовления вытяжки берут 40 г почвы, просеянной через сито с диаметром отверстий 1 мм, и помещают ее в бутыль на 1 л, в которую затем наливают 1000 см³ воды, выдерживают в течение 1 сут, после этого встряхивают 5 мин на ротаторе и фильтруют. Полученную вытяжку используют в дальнейшем во всех процессах анализа: замачивание почвы, доливание цилинд­ра и т. д.

Следует отметить, что результаты микроагрегатного анализа почвы методом Н. А. Качинского получаются несколько завы­шенными, так как скорость падения микроагрегатов принима­ется такой же, как и для механических элементов, хотя микро­агрегаты одинакового с механическими частицами размера па­дают в воде медленнее вследствие их рыхлого сложения и меньшей массы.

6.  Инструментальные методы определение определения плотности сложения почвы.

В земледелии строением (сложением) пахотного слоя называ­ют соотношение объемов, занимаемых твердой фазой почвы и различными видами пор. Оно определяется взаимным располо­жением почвенных агрегатов и частиц и зависит от грануломет­рического состава, структуры, особенностей механической об­работки почвы, а также от развития корневых систем культур­ных и сорных растений и деятельности почвенной фауны.

Строение (сложение) пахотного слоя оказывает большое влия­ние на водный, воздушный и тепловой режимы почвы, интенсив­ность биологических процессов, газообмен между почвой и ат­мосферой и ряд других свойств почвы.

Для определения плотности скелета почвы предложено не­сколько методов и приборов, в основу которых положены раз­ные принципы. Наиболее известны буровой, фиксажный, вазе­линовый, песчаный методы, а также определение с помощью жидкостей.

Буровой метод основан на взятии образца почвы ненару­шенного сложения с помощью цилиндра-бура определенного объема. В настоящее время существует много вариантов бу­ров. Некоторые из них имеют целевое назначение: для взятия образцов торфяных почв, лесной подстилки и т. п.

Фиксажный метод основан на применении различных ве­ществ (парафин, спермацет, бакелит, некоторые смолы и т. п.), фиксирующих взятый образец почвы. Объем зафикси­рованного образца определяется количеством вытесненной им жидкости или гидростатическим взвешиванием.

Методы вазелиновый и песчаный основаны на измерении объема взятой почвы с помощью сыпучих или жидких ве­ществ. Образец почвы при этом берут буром или ножом без сохранения его естественного сложения. Массу взятого образца определяют взвешиванием, а объем — заполнением образовав­шейся пустоты после взятия образца сыпучим или жидким ве­ществами.

В настоящее время разработаны методы и серийно выпу­скаются приборы — плотномеры, основанные на радиоактив­ном излучении и взаимодействии гамма-лучей с почвой.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРОЕНИЯ (СЛОЖЕНИЯ) И ПЛОТНОСТИ ПАХОТНОГО слоя почвы МЕТОДОМ НАСЫЩЕНИЯ В ЦИЛИНДРАХ

Ход определения. Для отбора образцов почвы используют ме­таллические цилиндры («патроны») различных размеров (табл. 2). Чтобы при отборе образцов почва оставалась в ненарушенном со­стоянии, диаметр режущей части цилиндра должен быть несколь­ко меньше диаметра самого цилиндра.

Перед выходом в поле цилиндры нумеруют и определяют массу каждого из них вместе с крышками. Затем измеряют диаметр ре­жущей части и высоту цилиндра, соответствующую его погруже­нию в почву (от кромки режущей части до начала резьбы на внутренней поверхности цилиндра). Объем образца почвы в цилиндре (V, см³) рассчитывают по формуле

V=πD²H/4

где D — диаметр режущей части цилиндра, см; H— высота погружения цилиндра в почву, см; π = 3,14

Установив ци­линдр-бур вертикально, на­жатием рук вдавливают, а при сильном уплотнении вбивают его в почву молотком на за­данную глубину, которую оп­ределяют по уровню риски, нанесенной на внешней стен­ке цилиндра.

Достигнув необходимой глубины погружения, цилиндр-бур поворачивают несколько раз рукояткой штанги по часовой стрел­ке, отделяя отобранный образец почвы от остальной ее массы, и извлекают цилиндр из почвы. Выступающую за кромку режущей части цилиндра почву срезают ножом вровень с краями и сразу за­крывают его крышкой. Цилиндр отсоединяют от штанги, очища­ют от прилипшей почвы, закрывают сверху крышкой, при воз­можности сразу взвешивают, устанавливают в специальный ящик (рис. 7) и доставляют в лабораторию.

Если почва очень рыхлая, после погружения цилиндра на нуж­ную глубину необходимо ножом или лопаточкой осторожно уда­лить почву с внешней стороны, подрезать образец почвы снизу и вместе с цилиндром осторожно извлечь его и закрыть крышкой.

В лаборатории цилиндры взвеши­вают и ставят в специальную ванноч­ку для капиллярного насыщения. Для этого цилиндр извлекают из ящика и, держа его горизонтально, снимают нижнюю крышку, вместо нее накла­дывают кружок фильтровальной бума­ги несколько большего диаметра, чем диаметр цилиндра, ставят цилиндр нижней частью на подставку в ванночку и снимают верхнюю крышку Чтобы не перепутать крышки, их помещают обратной стороной на верх ци­линдра. Для установки цилиндров с боль­шим диаметром вместо фильтра приме­няют завернутые в фильтровальную бума­гу стеклянные пластины со стороной, на 1 см превышающей диаметр режущей части крышки.

После установки всех цилиндров ван­ночку заливают водой так, чтобы она не соприкасалась с почвой в цилиндрах. Капилляры почвы через фильтроваль­ную бумагу постепенно заполняются во­дой. Для определения окончания насы­щения несколько цилиндров ежедневно взвешивают. После установления постоянной массы цилиндры снимают и взвешивают с точностью до 0,1 г для больших (>500 см³) и 0,01 г — для малых (<200 см³) цилиндров.

При снятии цилиндров их закрывают верхней крышкой и, придерживая снизу за фильтровальную бумагу или стекло, накло­няют, вынимают из ванночки и ставят на стол закрытым концом вниз. Фильтровальную бумагу снимают, прилипшую к бумаге почву счищают в цилиндр и закрывают его нижней крышкой.

После взвешивания цилиндра с насыщенной почвой с по­мощью специального бурика отбирают образец почвы для опре­деления ее влажности (рис. 9).

Отобранные пробы почвы помеща­ют в предварительно взвешенный алю­миниевый стаканчик, закрывают крышкой и взвешивают с точностью до 0,01 г. Затем, открыв крышку, ста­канчик с почвой помещают в сушиль­ный шкаф и сушат до постоянной мас­сы при температуре 105 °С.

Продолжительность сушки зависит от влажности, содержания гумуса и гра­нулометрического состава почвы. Пер­вый раз почву взвешивают после шес­тичасовой сушки. Для этого стаканчик с почвой извлекают из сушильного шкафа, закрывают крышкой и помещают в эксикатор с СаС1₂ на дне для охлаждения. После взвешивания ста- канчик открывают и вновь помещают в сушильный шкаф на 1 — 2 ч для повторной сушки. Расхождения в массе после контроль­ной сушки не должны превышать 0,05 г.

Результаты измерений и последующих расчетов при определе­нии строения (сложения) почвы сводят в таблицу 3.