Что такое гранулометрический состав почвы
Структура почвы
Основу любой почвы составляют твердые компоненты. Их массовая доля в почве доходит до 70%. Именно эти компоненты определяют механический состав почв, и поэтому их часто называют механическими элементами.
Механические элементы могут находиться в свободном состоянии и в виде агрегатов. Агрегаты имеют разную форму массу и состав. Одинаковые по размеру элементы формируют фракции. В российской сельскохозяйственной науке, практике и ландшафтном дизайне используют классификацию фракций по Качинскому:
Простому садоводу-любителю такая точная классификация не нужна: обычно фракции делят на физический песок (частицы размер более 0,01 мм) и физическую глину (частицы размером менее 0,01 мм). Зато садоводу важно понимать, что разные фракции имеют разный состав и по-разному влияют на свойства почвы.
Камни
Самые крупные частицы – камни – считаются нежелательными. Они не только осложняют обработку почвы, но и мешают росту растений. Самые крупные камни обычно удаляют, с остальными приходится мириться. Впрочем, в средней полосе России по-настоящему каменистые почвы встречаются нечасто.
Гравий
Высокое содержание гравия также считается нежелательным. Гравий не мешает росту растений и не осложняет обработку почвы, но он не способен к набуханию и имеет крайне низкую влагоемкость. Вода в почвах с высоким содержанием гравия просто «проваливается» в нижние слои. Кроме того, гравий не способен формировать почвенные капилляры, по которым вода может подниматься вверх. Все это создает сложности для любого земледелия.
Песок
Песок, как и гравий, не набухает и плохо удерживает воду, но зато он способен формировать капилляры. Почвы с высоким содержанием песка имеют приемлемый водный и воздушный режим: на них можно успешно заниматься и цветоводством, и любительским садоводством. Обычно такие почвы бедны гумусом, и поэтому для успешного выращивания многих растений необходимо регулярно вносить органические удобрения.
Пыль
Крупная пыль по своим свойствам очень похожа на песок: она не набухает, имеет невысокую влагоемкость, может формировать почвенные капилляры и обладает сравнительно высокой воздухопроницаемостью.
Средняя пыль имеет высокую пластичность и низкую водопроницаемость, она не формирует почвенные комки. Почвы с высоким содержанием крупной и средней пыли склонны к чрезмерному уплотнению и оплыванию. Не набухает, сравнительно бедна гумусом.
Мелкая пыль разительно отличается от более крупных фракций. Она содержит много гумуса, легко набухает, не пропускает воздух, склонна к образованию структур. Почва с высоким содержанием мелкой пыли удерживает большое количество воды: при намокании она становится очень тяжелой, плотной и липкой. Это именно то, что в обиходе называют глиной. Высыхая, такая почва образует многочисленные трещины.
Ил – самая мелкая фракция, оказывающая очень большое влияние на плодородие почвы. Илистая фракция играет главную роль в образовании почвенных агрегатов, содержит много гумуса и элементов питания растений, поглощает и удерживает большое количество воды.
Специалисты компании ПозитивПроект напоминают, что у ила есть возможность участвовать в формировании почвенных структур. Частицы ила, поглощая воду, набухают и приобретают способность склеивать другие частицы в агрегаты. Именно так формируется структура почвы. Хорошо структурированная почва характеризуется благоприятными для растений физическими свойствами. Почва, в которой ил не образует структуры, имеет неблагоприятные свойства.
Гранулометрический состав почвы
Очевидно, что не бывает почв, которые состояли бы только из элементов одной фракции. Практически всегда в почве присутствуют все фракции элементов: именно их соотношение и определяет свойства почвы.
В России принято использовать классификацию почв по Качинскому. В ее основе лежит соотношение фракций физического песка и физической глины (см. выше).
Название почвы по грануло-
метрическому составу
Содержание физической глины в процентах
Содержание физического песка в процентах
Подзолистые
Степные, красноземы и желтоземы
Сильно-
солонцеватые и солонцы
Подзолистые
Степные, красноземы и желтоземы
Сильно-
солонцеватые и солонцы
Характеризуя почву полностью, к названию из таблицы добавляют название преобладающей фракции – например, дерново-подзолистая крупнопылеватая. Впрочем, такие тонкости любителю не нужны совершенно – разве что придется столкнуться с очень серьезной литературой по садоводству.
Обратите внимание на важный момент: чем выше способность почвы к образованию агрегатов, тем меньше проявляются глинистые свойства почвы при равном содержании фракций физической глины. Способность к образованию структур, в свою очередь, определяется содержанием гумуса и минералогическим составом. Так, в высокогумусированных подзолистых почвах глинистые свойства проявляются намного слабее, чем в солончаках. В этом смысле ландшафтным дизайнерам, работающим в средней полосе России, повезло, а жителям черноземных областей повезло еще больше.
Как влияет гранулометрический состав почвы на ее свойства?
Гранулометрический состав почвы оказывает существенное влияние на:
Песчаные и супесчаные почвы
Песчаные и супесчаные почвы легко обрабатываются, быстро прогреваются и имеют благоприятный воздушный режим. Растения на таких почвах редко болеют корневыми гнилями и некоторыми другими болезнями, для развития которых нужен избыток влаги.
К недостаткам песчаных почв относят низкую влагоемкость, низкое содержание гумуса и питательных элементов, а также подверженность ветровой эрозии. Если почва вашего участка имеет такой гранулометрический состав, то вам или специалистам по ландшафтному дизайну придется позаботиться о частом поливе и регулярном внесении органических и минеральных удобрений.
Тяжелосуглинистые и глинистые почвы
Почвы с высоким содержанием физической глины имеют высокую влагоемкость, они богаты гумусом и питательными веществами. Если такие почвы хорошо структурированы, их можно считать плодородными, хотя и сложными для обработки. Бесструктурные тяжелые почвы создают неблагоприятные для растений условия: они оплывают, быстро создают почвенную корку и практически не содержат воздуха.
К сожалению, в средней полосе России редко встречаются хорошо структурированные почвы: они преобладают в степных районах. Поэтому для условий Московской и прилегающих областей лучшими почвами будут легкосуглинистые. Обычно они содержат достаточное количество гумуса и минеральных питательных веществ, хорошо удерживают влагу, но при этом не оплывают и имеют благоприятные для развития большинства растений воздушный и температурный режимы.
Можно ли улучшить гранулометрический состав почвы?
Гранулометрический состав достаточно устойчив и во многом определяется характером почвообразующей породы и типом почвообразовательного процесса. Вместе с тем регулярная и правильная обработка почвы способна со временем улучшать ее структуру. Кроме того, для улучшения гранулометрического состава песчаных почв на небольших площадях можно использовать глинование (добавление глины), а для улучшения состава тяжелых глинистых почв – пескование с одновременным внесением значительных доз органических удобрений.
Наша компания по ландшафтному дизайну, имея в своем штате дипломированных почвоведов, способна провести работы по определению вида и структуры почвы на вашем земельном участке и выдать необходимые рекомендации по ее улучшению. Данные рекомендации необходимы для качественного проведения работ по озеленению вашего участка, посадке деревьев и кустарников.
Компания “ПозитивПроект” предлагает
Гранулометрический состав
Гранулометрическим составом почв и пород называется относительное содержание в почве механических элементов или фракций.
Механические элементы почвы (элементарные почвенные частицы) — это обособленные осколки горных пород, минералов, кристаллов, а также аморфных соединений, все элементы которых находятся в химической взаимосвязи. Частицы, близкие по размерам, объединяют во фракции. Различают следующие типы механических элементов: минеральные, органические и органоминеральные.
Сумму всех механических элементов почвы размером меньше 0,01 мм называют физической глиной, а больше 0,01 мм – физическим песком, кроме того, выделяют мелкозем, в который входят частицы менее 1 мм, и почвенный скелет – частицы больше 1 мм (Классификация механических элементов по размеру).
| Наименование ЭПЧ | Диаметр ЭПЧ, мм | Группы ЭПЧ | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Камни | >3 | Крупнозём (скелет почвы, хрящ) | ||||||
| Гравий | 3—1 | |||||||
| Песок | крупный | 1—0,5 | Физический песок >0,01 мм | Мелкозем | ||||
| средний | 0,5—0,25 | |||||||
| мелкий | 0,25—0,05 | |||||||
| Пыль | крупная | 0,05—0,01 | ||||||
| средняя | 0,01—0,005 | Физическая глина Классификация почв и пород по гранулометрическому составу (по Н.А. Качинскому)| Краткое название по гранулометрическому составу | Содержание физической глины | ( 80 >85 | >65 | | ||
По этой классификации основное наименование по гранулометрическому составу производится по содержанию физического песка и физической глины и дополнительное – с учетом других преобладающих фракций. Например, дерново-подзолистая почва содержит (в процентах): физической глины 28,1, песка 37,0, крупной пыли 34,9, средней и мелкой пыли 16, ила 12,1. Основное наименование гранулометрического состава этой почвы – легкосуглинистая, дополнительное – крупнопылевато-песчаная. Дополнительное, уточняющее, название, как видим из примера, дается по двум преобладающим фракциям, из которых главной по величине является та, что стоит в определении на последнем месте.
Классификация составлена с учетом генетической природы почв, способности их глинистой фракции к агрегированию, что зависит от содержания гумуса, состава обменных катионов, минералогического состава. Чем выше эта способность, тем слабее проявляются глинистые свойства при равном содержании физической глины. Поэтому степные почвы, красноземы и желтоземы, как более структурные, переходят в категорию более тяжелых почв при большем содержании физической глины, чем солонцы и почвы подзолистого типа.
Определение гранулометрического состава грунта
Гранулометрический состав грунта – это определенное содержание по весу разнофракционных частиц, выражающееся в их процентном отношении к массе сухих проб, взятых для анализа.
Отборы конкретных образцов осуществляют согласно требований ГОСТа 12071-2000, где микроагрегатный состав определяется по весовому содержанию твердых водостойких составляющих частиц.
Методы анализа гранулометрического состава изложены в межгосударственном стандарте — ГОСТе 12536-79.
Цели исследования
Актуальность определения гранулометрического состава грунта обуславливается широким спектром работ, для выполнения которых необходимы сведения о водорастворяемых частицах.
Такой анализ проводится для решения следующих вопросов:
Гранулометрический анализ позволяет вычислить важнейшие характеристики грунта: степень усадки, пористость, сопротивление сдвигу, пластичность, сжимаемость и капиллярность.
Виды обломочных несцементированных грунтов
Исходя из неоднородного состава, существует определенная классификация, позволяющая соотносить исследуемые образцы к одной из категорий.
Выделяют такие виды обломочных несцементированных грунтов:
В основе данной классификации лежит принцип фракционного размера обломков, от чего напрямую зависят свойства, в том числе степени водопоглощения и водорастворения.
Крупнообломочные
Это несвязные крупнодисперсные фракции, сформированные в результате воздействия водных потоков и ледников на скальные породы.
В их составе свыше 50% частиц, диаметр которых превышает 2 мм.
Подразделяются на два вида: с высоким содержанием песчаных (свыше 40%) и глинистых (свыше 30%) частиц.
Они могут быть достаточно однородными, однако все они характеризуются степенью водонасыщения, текучестью и уровнем влажности.
Такие грунты образуются в результате сильного выветривания горных пород.
Щебенистые
Разновидность галечниковых грунтов плотностью от 1,2 до 3 г/см3, представляющие собой раздробленную в результате естественных причин скальную породу.
Частицы в виде щебеночных обломков, имеют размеры от 10 до 200 мм, причем разной формы (игловатая, пластинчатая). Данные грунты в сухом состоянии обладают крайне низкой способностью связываться между собой.
Грунт характеризуется низкой способностью к сжатию, давая эффективную основу для фундамента строений.
Дресвяные/гравийные
Дресвяные и гравийные грунты – это обломочная категория грунтовых составов, имеющая частицы окатанного типа, размером от 3 до 70 мм. Чаще всего такие грунты располагаются в поймах рек, рядом с озерами, прудами и морями.
В сухом состоянии они обладают очень маленьким процентом связности.
Различный минералогический состав частиц, составляющих такие грунты, придает ему определенную скелетность, неплохую прочность и устойчивость.
Песчаные
Песчаные грунты – это смесевые частицы разрушенных твердых (горных) пород, включающих в себя зерна кварца и ряда других минералов.
В зависимости от особенностей входящих в состав такого грунта элементов он может иметь высокую, среднюю или низкую плотность. По характеристикам он относится к несвязному минеральному типу, размеры частиц которого составляют от 0,05 до 2 мм в объеме, не больше 50%.
Крупный и гравелистый песок
Песок гравелистого типа состоит из песчинок, размерами от 0,28 мм до 5-6 мм и обладает хорошей несущей способностью за счет плотности 5,5-6,5 кг/см2.
Достаточно схожими свойствами обладает крупный песок, где размеры песчинок составляют от 0,30 до 2 мм.
В состав обоих типов песка входят такие минералы, как полевой шпат (8%), кварц (70%), кальцит (3%) и прочие (11%).
Примечательно, что свойство грунта в плане хорошей несущей способности не зависит от объема влаги, присутствующей в составе гравелистого и крупного песка.
Средний и мелкий песок
Мелкий песок состоит из песчинок, размерами от 1,5 до 2,0, а средний – от 2,0 до 3,0 мм. Такие песчаные составы имеют в среднем плотность порядка 3-5 кг/см2, которая дает им высокую несущую способность.
В отличие от крупного и среднего, мелкий песок при насыщении влагой теряет свои прочностные свойства, которые уменьшаются в 2 раза.
Пылеватые частицы
По своему минеральному составу пылеватые частицы – это практически чистый кварц, реже — полевые шпаты с примесью других минералов. Размеры таких составов от 0,050 до 0,001 мм.
В сухом состоянии они обладают крайне слабой связанностью, имеют низкий уровень пластичности. Хороший капиллярный состав позволяет поднимать воду на высоту до 2,5-3 м.
Водопроницаемость таких грунтов крайне низкая. Пылеватые частицы при соприкосновении с влагой способны принимать состояние плывунов.
Суглинок и глинистые частицы
Суглинок – рыхлая порода осадочного типа, содержащая в среднем от 10 до 30% глинистых веществ, размером менее 0,005 мм. В таком грунте может присутствовать супесь – песчаные частицы с содержанием глинистых примесей в объеме до 10%, которые по своим характеристикам очень схожи с песчаными грунтами.
В песчаных суглинках содержится в основном кварц с воднорастворимыми солями, а в глинистых – минералы монтмориллонит, иллит и каолинит.
Методы определения состава грунтовой смеси
Для определения состава используется принцип расчленения грунтовой смеси на определенные группы, схожие по своему составу и специально отобранные для пробы. Размеры частиц определяется в миллиметрах, а вес – в граммах.
Существуют различные методики определения такого состава, главными из которых являются ситовой, ареометрический, пипеточный и отмучивание.
Ситовой
В его основе – использование набора сит с отверстиями, размерами 0,25; 0,1; 1; 0,5; 5; 2; 10 мм, а также специальной машины для просеивания с поддоном.
Благодаря такому просеиванию удается определить и визуально увидеть состав грунта, а также процентное соотношение имеющихся в нем минералов и компонентов.
Для получения объективного анализа следует внимательно отнестись к вычислению массы средней пробы грунта, которая должна иметь следующие значения:
Для будущего анализа среднюю пробу определяют методом квартования (разделения взятых проб).
Ареометрический
Основан на учете изменения плотности суспензии, которая замеряется по мере отстаивания с помощью специального прибора – ареометра.
Предварительно отбирается проба, где используется метод квартования, при котором смесь проходит дополнительно через сито, с диаметром отверстий до 1 мм.
Масса средней пробы составляет:
После определения процентного содержания смесей грунта при помощи ареометра, вычисляют содержание каждой отдельной фракции. Здесь используют метод последовательного вычитания меньшей величины из большей. Пробу отбирают с учетом природной влажности.
Метод отмучивания
Суть методики заключается в определении содержания пылеобразных и глинистых частиц по изменению масса песка после предварительного отмучивания частиц. Для выполнения испытания используется сушильный шкаф, цилиндрическое ведро или сосуд и секундомер.
В ходе проведения испытания просеянный и высушенный до постоянной массы песок (1000 г) помещают в ведро и заливают водой, после чего выдерживают так 2 часа.
Цилиндрическое ведро
Параллельно из воды удаляются все посторонние частицы и глинистые примеси. Промывку производят несколько раз. После того, как вода в ходе промывки станет чистой, можно приступать к сливу суспензии через нижнее отверстие в сосуде.
Далее остается только вычислить содержание в песке отмучиваемых глинистых частиц по формуле:
Пипеточный
При таком способе содержание глинистых и пылеобразных частиц определяется путем выпаривания суспензии (получаемой при промывке песка и взвешивании сухого остатка), отобранной с помощью пипетки.
Метод заключается в перемешивании песка, залитого водой в специальном сосуде, а также ополаскиванием путем переливания суспензии во второе ведро.
Металлический цилиндр с пипеткой мерного типа
Спустя 1,5-2 минуты, когда осадок ляжет на дно. С помощью мерной пипетки берут пробу и выливают все содержимое на предварительно взвешенный стакан. Полученную суспензию выпаривают в специальном сушильном шкафу.
Результат обрабатывается по формуле:
Расчет степени неоднородности гранулометрического состава песчаного грунта
С целью определения пригодности песчаного грунта для выполнения тех или иных работ часто требуется просчет степени неоднородности его гранулометрического состава.
Для этого существует специальная формула:
Если получившееся в результате расчета значение Сu≥3, то к наименованию песчаного грунта добавляют такое слово, как «неоднородный». Если же Сu Полезное видео
Смотрите интересный видеоматериал, в котором наглядно показан один из методов определения гранулометрического состава грунта.
Заключение
Чтобы получить объективные данные относительно гранулометрического состава исследуемого грунта используют разные методы расчета. Это позволяет исключить вероятность ошибок при получении результатов, добившись максимальной точности в плане выявления процентного соотношения сухого остатка, плотности и размера внутренних фракций.
Гранулометрический состав
Гранулометри́ческий соста́в (механический состав, почвенная текстура) — относительное содержание в почве, горной породе или искусственной смеси частиц различных размеров независимо от их химического или минералогического состава. Гранулометрический состав является важным физическим параметром, от которого зависят многие аспекты существования и функционирования почвы, в том числе плодородие.
Гранулометрический состав [1] — содержание в почве механических элементов, объединенных по фракции.
Содержание
Фракции частиц при гранулометрическом анализе почв
В почвах и породах могут находиться частицы диаметром как менее 0,001 мм, так и более нескольких сантиметров. Для подробного анализа весь возможный диапазон размеров делят на участки, называемые фракциями. Единой классификации частиц не существует.
Исторически первая классификация фракций предложена А. Аттербергом в 1912 и была основана на изучении физических свойств монофракциальных смесей. Их анализ показал резкие качественные различия, в частности, в липкости при достижении размеров 0,002, 0,02 и 0,2 мм.
Шкала Аттерберга легла в основу более новых зарубежных классификаций. В СССР и России была принята несколько иная классификация Н. А. Качинского.
| Шкала Качинского | |
|---|---|
| Граничные значения, мм | Название фракции |
| до 0,001 | Ил |
| 0,001—0,005 | Мелкая пыль |
| 0,005—0,01 | Средняя пыль |
| 0,01—0,05 | Крупная пыль |
| 0,05—0,25 | Тонкий песок |
| 0,25—0,5 | Средний песок |
| 0,5—1 | Крупный песок |
Вместе с этими в классификации Качинского выделяются фракции физического песка и физической глины, соответственно, крупнее и мельче 0,01 мм. 1—3 мм — фракция гравия, крупнее 3 мм — каменистая часть почвы.
Классификации почв по гранулометрическому составу
В настоящее время получили распространение два основных принципа построения классификаций:
Однозначного перехода от одной классификации к другой не существует, однако используя кумулятивную кривую выражения результатов гранулометрического состава можно назвать почву по обеим классификациям.
Влияние гранулометрического состава на свойства почв и пород
Гранулометрический состав определяет многие физические свойства и водно-воздушный режим почв, а также химические, физико-химические и биологические свойства.
Меньший диаметр частиц означает большую удельную поверхность, а это, в свою очередь — большие величины ёмкости катионного обмена, водоудерживающей способности, лучшую агрегированность, но меньшую порозность. Тяжёлые почвы могут иметь проблемы с воздухосодержанием, лёгкие — с водным режимом.
Разные фракции обычно представлены различными минералами. Так, в крупных преобладает кварц, в мелких — каолинит, монтмориллонит. По фракциям различается способность образовывать с гумусом органоминеральные соединения.
Методы определения (гранулометрия)
состава песчаных и супесчаных почв.Разделение материала на гранулометрические фракции производится при помощи стандартного набора сит с последующим взвешиванием выделенных фракций.
Способы выражения
При определении гранулометрического состава почв выявляется процентное содержание фракций механических элементов. Например, почва содержит 23,4% физической глины.
Влияние гранулометрического состава на продуктивность растений
Продуктивность растений на почвах различного гранулометрического состава может существенно различаться, что объясняется различием в свойствах почв. Оптимальный гранулометрический состав зависит от условий влагообеспеченности и технологии возделывания. В засушливых условиях низкий запас влаги в лёгких почвах (супесях и песках) и слабый капиллярный подъём приводят к существенному снижению урожайности. В условиях хорошего и избыточного увлажнения такие почвы лучше аэрируются и растения на них чувствуют себя лучше. Низкий запас элементов питания в лёгких почвах можно легко устранить при внесении удобрений, которые имеют высокую эффективность на таких почвах вследствие малой буферности.
См. также
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Гранулометрический состав» в других словарях:
Гранулометрический состав — (a. granulometric composition; н. Kornverteilung; ф. composition granulometrique, granulometrie; и. composicion granulometrica, granulometria) распределение зёрен (кусков) по крупности в массивах г. п., горной массе, почве или… … Геологическая энциклопедия
гранулометрический состав — Количественное распределение частиц пробы в зависимости от их размера, выражается в процентах массы, прошедшей или оставшейся на выбранных ситах, по отношению ко всей массе пробы. [ГОСТ Р 50724.3 94] Тематики ферросплавы … Справочник технического переводчика
гранулометрический состав — Содержание в горной породе или почве зерен разного размера, выраженное в процентах от массы или количества зерен исследованного образца … Словарь по географии
гранулометрический состав — 4.2.43 гранулометрический состав (particle size distribution): Распределение твердого топлива из бытовых отходов на фракции по размеру частиц. Источник: ГОСТ Р 54235 2010: Топливо твердое из бытовых отходов. Термины и определения оригинал … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
гранулометрический состав — granuliometrinė sudėtis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Procentinis skirtingų matmenų dalelių kiekis birioje medžiagoje. atitikmenys: angl. fractional composition; granulometric composition vok. Kornaufbau, m;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
гранулометрический состав — granuliometrinė sudėtis statusas T sritis chemija apibrėžtis Procentinis skirtingų matmenų dalelių kiekis birioje medžiagoje. atitikmenys: angl. fractional composition; grading; granulometric composition rus. гранулометрический состав;… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
гранулометрический состав — granuliometrinė sudėtis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. fractional composition; granulometric composition vok. Kornaufbau, m; Korngrößenverteilung, f; Kornzusammensetzung, f rus. гранулометрический состав, m; фракционный состав, m… … Fizikos terminų žodynas
гранулометрический состав — granuliometrinė sudėtis statusas Aprobuotas sritis statyba apibrėžtis Įvairių medžiagų (grunto, nešmenų, skaldos ir t. t.) įvairaus dydžio dalelių masių procentai tirtame bandinyje, prilyginant jo masę 100%. atitikmenys: angl. grading; grain size … Lithuanian dictionary (lietuvių žodynas)
Гранулометрический состав — ситовой состав, зерновой состав количественное распределение частиц в пробе в зависимости от размера, выраженное в % по массе продукта, прошедшего через сито (набор сит) или оставшегося на каждом сите (наборе сит) … Энциклопедический словарь по металлургии
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ — ситовой состав, зерновой состав количественное распределение частиц в пробе в зависимости от размера, выраженного в % по массе продукта, прошедшего через сито (набор сит) или оставшегося на каждом сите (наборе сит) … Металлургический словарь