Ковда В.А., Розанов Б.Г. (ред.) Почвоведение. Часть 1 Почва и почвообразование

Подождите немного. Документ загружается.

сложные налеты, выцветы, примазки, натеки, корочки, прожилки,

конкреции, стяжения, прослои самых разнообразных форм.

Гидрогенные новообразования — все новообразования легко-

растворимых солей, ангидрита, гипса, извести, полуторных ок-

сидов, кремнезема разной формы и строения, связанные в своем

генезисе с грунтовыми водами, особенно внутрипочвенные коры

и прослои.

Диффузионные (сегрегационные) новообразования — желе-

зистые конкреции и желваки

Стрессовые новообразования — неокутаны и квазикутаны,

сликкенсайды (поверхности скольжения).

Метаморфические новообразования — пятна и глазки ярози-

та, глеевые пятна, фраджипэн, плинтит.

Прикорневые новообразования — прикорневые сидеритовые,

известково-гипсовые или кремниевые конкреции, трубки разного

состава, корневые чехлики, корневины, «глинистые корни».

Биогенные новообразования — червороины, кротовины, коп-

ролиты.

Унаследованные новообразования — новообразования, кото-

рые сформировались в почвообразующей породе при ее образо-

вании или отложении.

Реликтовые новообразования — новообразования древних

стадий почвообразования, не связанные с современными поч-

венными процессами.

Почвенные новообразования весьма специфичны. Каждый

тип почвы характеризуется своим особым набором и соотноше-

нием новообразований, их специфическим положением в профи-

ле, приуроченностью к определенным генетическим горизонтам.

Имеет место и природная география, зональность, геохимиче-

ская провинциальность почвенных новообразований.

1.12. Включения в почве

Включения в почве — это случайные органические или мине-

ральные тела или предметы, генетически не связанные с почвен-

ными процессами. Они группируются в четыре группы по своему

происхождению.

Литоморфы — обломки камней, галька, валуны, случайно рас-

сеянные в почве и являющиеся частью почвообразующей породы

(угловатые, окатанные в разной степени).

Криоморфы — различные формы льда, связанные с сезонным

или многолетним промерзанием почвы: конкреции, линзы, про-

жилки, прослои.

Антропоморфы — обломки кирпича, осколки стекла или фар-

фора, черепки, остатки захоронений, построек, металлические

предметы и пр., связанные с деятельностью человека.

Биоморфы — а) фитолиты (фитолитарии) и зоолиты—пра-

вильные кристаллы либо их обломки или сростки, представлен-

ные кварцем (кристобалит), оксалатом или карбонатом каль-

ция, а также аморфные опаловые образования, сформированные

в тканях растений или животных и после их отмирания попадаю-

щие в почву; б) кости животных, естественно захороненные в

почве; в) раковины моллюсков; г) захороненные остатки корней,

стеблей, стволов растений; д) окремнелые, обызвесткованные,

загипсованные или ожелезненные остатки растений — окамене-

лости.

Глава вторая

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ

2.1. Формирование гранулометрического состава

почв

Подавляющая часть почв, исключая примитивные и слабораз-

витые почвы на скальных породах и некоторые специфические

типы почв преимущественно в горных районах, формируется на

рыхлых отложениях, которые являются продуктами выветрива-

ния, т. е. разрушения, преобразования и переотложения исход-

ных плотных пород, и представляют собой смесь минрральных

частиц различной крупности, называемых механическими элемен-

тами. При этом соотношение частиц разного размера может быть

весьма различным в зависимости от характера исходной породы,

направления (типа), интенсивности и длительности выветрива-

ния, определяя тот или иной гранулометрический (механиче-

ский) состав отложений или элювия породы и соответственно,

формирующихся на них почв.

Гранулометрическим (механическим) составом почвы называ-

ется массовое соотношение (относительное содержание в процен-

тах) в ее составе твердых частиц (механических элементов)

разной крупности, выделяемых в пределах непрерывного ряда

определенных условных групп крупности (гранулометрических

фракций). При этом имеется в виду, что механические элементы

почв представлены мономинеральными или полиминеральными

(если это обломки соответствующей плотной породы) зернами

и органическими и (или) органоминеральными гранулами, сво-

бодно суспендируемыми в воде после разрушения клеящих

материалов; существование и целостность механических элемен-

тов определяется силами молекулярных взаимодействий.

Гранулометрический состав почв в значительной степени

унаследован от соответствующих почвообразующих (материн-

ских) горных пород и в своих основных чертах мало меняется

в процессе почвообразования.

При почвообразовании на плотных скальных горных породах

протекающее одновременно с ним выветривание приводит к

физическому дроблению породы на механические элементы раз-

ной крупности. Гранулометрический состав продуктов выветри-

вания (элювия) плотных пород тесно связан с их минералогиче-

ским составом: кислые, богатые кварцем породы дают при вывет-

ривании много крупнодисперсного песчаного материала; элювий

основных, богатых легковыветривающимися минералами пород

обогащен тонкодисперсными глинистыми частицами. Элювий

известняков, мергелей обычно имеет глинистый состав.

Гранулометрический состав рыхлых почвообразующих пород

обусловливается их происхождением и характером исходного

материала. В процессе разрушения, транспортировки водными,

ветровыми или склоновыми гравитационными потоками и переот-

ложения продуктов выветривания горных пород происходят

их сортировка и разделение в пространстве на грубообломоч-

ные, песчаные, пылеватые или глинистые поверхностные отложе-

ния. Аллювиальные и эоловые отложения при этом обычно стано-

вятся относительно гомогенными, хорошо отсортированными, разде-

ляющимися в пространстве но крупности преобладающих в них

частиц на пески, суглинки, глины. Гляциальные, флювиогляци¬

альные и делювиальные наносы обычно плохо сортированы.

Имеется закономерное изменение степени сортированности и

дисперсности материала по направлению движения потока,

поскольку грубые частицы оседают ближе к источникам материа-

ла, а тонкодисперсные дальше.

Частицы разной крупности имеют обычно различный минера-

логический, а следовательно, и химический состав Крупные

частицы большей частью представлены кварцем, пылеватые —

кварцем и полевыми шпатами, тонкодисперсные — вторичными

глинистыми минералами.

В почвах механические элементы не только унаследуются

от исходной материнской породы, хотя основная их часть имеет

именно такое происхождение, но образуются и в процессе почво-

образования. Поэтому механические элементы почв могут быть

минеральными, органическими или органоминеральными. Соот-

ветственно почвенные механические элементы могут быть первич-

ными (унаследованными) либо вторичными (новообразован-

ными).

2.2. Классификация механических элементов почв

Как правило, почвы бывают не монодисперсными, а представ-

ляют собой смесь механических элементов самых различных

размеров. На основе различий в водно-физических и химико-

минералогических свойствах механические элементы сгруппиро-

ваны в пределах определенных размерных интервалов — грану-

лометрических фракций. В советском почвоведении приняты

номенклатура и подразделение гранулометрических фракций, в

основе разработанные А. Н. Сабаниным и В. Р. Вильямсом и

впоследствии уточненные Н. А. Качинским. Ниже приведена

классификация механических элементов (Н. А. Качинский, 1965):

Фракции Размер, мм

Камни > 3

Гравий 3—1

Песок

крупный 1 —0,5

средний 0,5—0,25

мелкий 0,25—0,05

Фракции Размер, мм

Пыль

крупная .... 0,05—0,01

средняя .... 0,01—0,005

мелкая .... 0,005—0,001

Ил

глинистый (гру-

бый) 0,001—0,0005

коллоидный (тон-

кий) 0,0005—0,0001

Коллоиды < 0,0001

Н. М. Сибирцевым были введены широко используемые и

сейчас понятия физическая глина (сумма частиц мельче 0,01 мм)

и физический песок (сумма частиц крупнее 0,01 мм), которые

выделяются в пределах фракции мелкозема, под которым пони-

мается сумма частиц мельче 1 мм. Частицы, включающие камни

и гравий, т. е. имеющие размер крупнее 1 мм, называются скеле¬

том. Сумма частиц мельче 0,001 мм называется илистой или

тонкодисперсной фракцией. Фракцию крупной пыли (0,05—

0,01 мм) иногда называют лессовидной, поскольку она составля¬

ет основную массу в лессах.

В грунтоведении и инженерной геологии применяется номен¬

клатура механических элементов В. В. Охотина (1933), несколько

отличающаяся в деталях от рассмотренной по Н. А. Качинскому

Фракции Размер, мм Фракции Размер, мм

Хрящ и гравий Песок

крупный > 20 мелкий .... 0,5—0,25

средний 20—10 пылеватый . . . 0,25—0,05

мелкий 10—7 Пыль 0,05—0,01

очень мелкий . . . 7—3 Ил 0,01—0,005

Песок Глина

крупный 3—1 грубая .... 0,005—0,0002

средний 1—0,5 тонкая .... < 0,0002

В зарубежной научной литературе используется так называе¬

мая международная классификация, одобренная Первым между¬

народным конгрессом почвоведов в 1927 г.:

Фракции Размер, мм

Камни, булыжник ... > 20

Гравий

грубый 20—6

мелкий (тонкий) . . 6 2

Песок

грубый 2—0,6

мелкий (тонкий) . . 0,6—0,2

очень мелкий

(очень тонкий) . . 0,2—0,06

Фракции Размер, мм

Пыль

песчаная (грубая) 0,06—0,02

средняя .... 0,02—0,006

мелкая (тонкая) 0,006—0,002

Глина < 0,002

Коллоиды < 0,0002

Несмотря на некоторую условность границ гранулометриче-

ских фракций, в целом они отражают реально существующие

различия в их свойствах (физических, химико-минералогиче

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, см

/г

2—0,2 5•10

0,2—0,02 5•10

200

0,02—0,002 5•10

2 000

0,002—0,0002 5•10

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-

Таблица 4. Классификация почв по гранулометрическому составу

(Н. А. Качинский, 1965)

Содержание физической глины

(частиц < 0,01 мм), %

Краткое название почвы по

гранулометрическому составу

Почвы подзоли-

стого типа поч-

вообразования

Почвы степного

типа почвооб

разования

Солонцы и силь

носолонцеватые

почвы

Краткое название почвы по

гранулометрическому составу

0—5

5—10

10—20

20-30

30—40

40—50

50—65

65—80

>80

0—5

5—10

10—20

20—30

30—45

45-60

60—75

75—85

>85

0-5

5—10

10—15

15—20

20—30

30—40

40—50

50 65

>65

Песок рыхлый

» связный

Супесь

Суглинок легкий

» средний

» тяжелый

Глина легкая

» средняя

» 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).

Таблица 5. Детальная классификация почв по гранулометрическому составу

(Н. А. Качинский, 1965)

Основное название

Содержание

физической

глины, %

Название дополнительное

Преобладающие

фракции, мм

Глины тяжелые >80 Иловатые

0,001

Глины тяжелые >80

Пылеватые

0,01—0,001

» средние и легкие

60- 80

Иловатые

< 0,001

» средние и легкие

60- 80

Пылеватые

0,01—0,001

» средние и легкие

60- 80

Круннопылеватые

0,05—0,001

Суглинки тяжелые

40—60

Иловатые

0,001 Суглинки тяжелые

40—60

Пылеватые

0,01 -0,001

Суглинки тяжелые

40—60

Круннопылеватые

0,05—0,01

» средние

30—40

Иловатые

0,001 » средние

30—40

Пылеватые

0,01 -0,001

» средние

30—40

Крупнопылеватые

0,05—0,01

» легкие

20—30

Песчаные >0,05 » легкие

20—30

Крупнопылеватые

0,05—0,01

Пески

0-10 Рыхлые >0,05

Пески

0-10

Крупнопылеватые

0,05- 0,01

Таблица 6. Классификация грунтов по гранулометрическому составу

(В. В. Охотин, 1933)

Содержание частиц, %

Название грунта

глина

< 0,005

мм

пыль 0,005—0.25

мм

песок 0,25— 2 мм

Глина тяжелая >60

—

Глина

60-30

—

Больше, чем пы¬

леватых

Глина пылеватая >30

Более, чем каж-

дой из остальных

групп порознь

Суглинок тяжелый 30- 20

—

Больше, чем пыле-

ватых

пылеватый

30-20

Больше, чем

—

тяжелый песчаных

средний

20—15

—

Больше, чем пы-

леватых

пылеватый

средний

20— 15

Больше, чем

песчаных

—

легкий 15—10

Больше, чем пыле-

ватых

пылеватый

легкий

15—10

Больше, чем

песчаных

—

Супесь тяжелая 10—6

—

Больше, чем пыле-

ватых

пылеватая

тяжелая

10—6

Больше, чем

песчаных

—

легкая 6—3

—

Больше, чем пыле-

ватых

пылеватая

легкая

6-3

Больше, чем

песчаных

Песок

<20

—

Песок пылеватый

20—50

—

Пыль

>50

—

* Прочерк означает, что содержание фракции в расчет не принимается

В грунтоведении 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

Таблица 7. Определение гранулометрического состава почв полевым методом

раскатывания шнура (А. Ф. Вадюнина, 3. А. Корчагина, 1973)

Группа почв по меха-

ническому составу

Поведение шнура при раскатывании и свертывании

в кольцо

Песок

Супесь

Легкий суглинок

Средний суглинок

Тяжелый суглинок

Глина

Почва не скатывается

При скатывании почва распадается на мелкие кусочки

и не дает шнура

При раскатывании формируется легко распадающийся

на дольки шнур

При раскатывании формируется сплошной шнур, кото-

рый при свертывании в кольцо распадается на дольки

При раскатывании легко образуется шнур, который

свертывается в кольцо с трещинами

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 Н

(с целью удаления органической части ила), что

может заметно изменить результаты анализа.

естественных УСЛОВИЯХ механические элементы

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¬

Таблица 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

Горизонт и глубина, см

Размер фракций, мм

Горизонт и глубина, см

—

0,01

<0,01

0,001

Е 14—23

Вh1 24—34

В2 42—52

ВС1 62—72

ВС2 70—100

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.

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-

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)

ко в ряде случаев для боль

шей наглядности пользуются

различного рода графически-

ми способами выражения

Интегральная кривая

(рис 8, I) По оси абсцисс

откладывают значения диа-

метра частиц или их лога-

рифмы, по оси ординат в на-

чале откладывают процент-

ное содержание самой круп-

ной фракции, затем сумму

процентного содержания

каждой последующей и пре-

дыдущей фракции

Дифференциальная кри-

вая (рис 8, II) По оси абс-

цисс откладывают значения

диаметра частиц или их

логарифмы, по оси орди-

нат — процентное содержа-

ние фракций

Профильная диаграмма

(рис 9). Составляется при

наличии данных гранулометрического анализа по глубинам или

горизонтам почвы По оси ординат наносится глубина, а по оси

абсцисс — процентное содержание фракций, при этом каждое

последующее значение откладывается от предыдущего

Таблица 9. Гранулометрический (в числителе) и микроагрегатный

(в знаменателе) состав (в %) тундровой глеевой почвы Таймыра

(В. В. Иванов, 1976)

Горизонт и глу

бина, см

Размер фракций, мм

Горизонт и глу

бина, см

1—0,25

0,25

0,05

0,05-

0,01

0,01 —

0,005

0,005—

0,001

0,01

ОА 10—15

В 15—25

Циклограмма. Процентное содержание фракций различного

размера вписывается в круг, принимая длину окружности за

100%, а длину дуги, отвечающей углу 3,6°, соответственно за 1%

Рис 9 Выражение результатов грану

лометрического состава почвы с по-

мощью профильной диаграммы

(А. Ф. Вадюнина, З. А. Корчагина,

1973) слева направо потеря от обра-

ботки НС1 фракции песка среднего и

мелкого, пыли крупной, средней и мел

кой,

ила