Сложение ипчв

ленные микроорганизмы (бактерии, актиномицеты, гри­бы, водоросли), представители почвенной микро- и мезо- фауны (простейшие, насекомые, черви) и, наконец, наи­большая по объему живая часть почвы — корневые сист е­мы растений. Некоторые исследователи (например, Роде,

1971. полагают, что корневые системы растений не долж­ны включаться в состав живой фазы почвы. Однако с этим трудно согласиться, имея в виду их роль в строении, сло­жении и составе почвы и в почвообразовании в целом. В некоторых случаях корневые системы составляют более половины почвенного объема, например в дерновом гори­зонте. Они являются непосредственным источником поч­венного гумуса после отмирания, участвуют в обменных реакциях с почвенным раствором и твердой фазой, выде­ляют в окружающую почвенную среду различные веще­ства и поглощают другие, изменяют окислительно-восста­новительный потенциал и pH в окружающей среде, посто­янно участвуют в водо- и воздухообмене почвы. С мнением А. А. Роде в этом вопросе трудно согласиться еще и потому, что практически в почве чаще всего невоз­можно разделить живые и мертвые корни, особенно мель­чайшие корни и корневые волоски, а отмершие расти­тельные остатки — это несомненная составная часть почв, правда, уже входящая в состав ее твердой фазы. Принци­пиальной разницы между живым веществом корневой системы растения и, скажем, дождевого червя или поч­венного гриба нет, а роль первой в почвообразовании мо­жет быть значительно большая. То, что корневые систе­мы — это часть живых организмов, а не целые организмы, не имеет существенного значения.

Итак, четыре фазы составляют почвенную массу. С точки зрения морфологии почв наибольший интерес из них представляет твердая фаза, образующая каркас почвенного тела, его специфическое сложение. В сло­жении почвенной массы можно различать макрослхэ- жение, т. е. почвенный профиль и его горизонты, ме- зосложение, или почвенную структуру и новообразо­вания и, наконец, микросложение.

• Гранрометрический систав почв

Почва — исключительно сложная полидисперсная система, состоящая из частиц разнообразного разме-

pa — от нескольких ангстремов до десятков сантиметров в диаметре, причем это почти непрерывный ряд распре­деления частиц по степени крупности. Весовое соотно­шение в составе почвы частиц разной крупности, в пре­делах непрерывного ряда определенных условных групп крупности называется гранулометрическим составом почвы (soil texture, текстура, гранулометрический со­став). При этом имеется в виду соотношение частиц или механических элементов, представленных минеральны­ми зернами и органическими и органо-минеральными гранулами, свободно суспендируемыми в воде после раз­рушения клеющих материалов. Целостность и существо­вание механических элементов определяется молеку­лярными силами взаимодействия.

Гранулометрический состав — важнейшая характе­ристика почвы. От него зависят практически все свой­ства почвы и плодородие. Естественно, и морфология почвы определяется ее гранулометрическим составом. Поэтому изучение гранулометрического состава в поле или в лаборатории всегда является первым необходи­мым этапом исследования почвы как природного тела.

Механические элементы или первичные почвенные частицы могут иметь и имеют в действительности любую возможную геометрическую форму: шар, куб, паралле­лепипед, призма, пирамида, правильный или неправиль­ный многогранник, плоскопараллельная пластинка. Фор­ма частиц в пределах данной почвенной массы может быть однородной или весьма неоднородной в зависимос­ти от характера исходной почвообразующей породы, ее генезиса и минералогического состава. Могут преобла­дать округлые частицы (в аллювиальных песках, напри­мер) или плоские пластинки (в слоистых тяжелых гли­нах); возможны и все переходные группы форм частиц. Поверхность частиц может быть гладкой или весьма не­ровной, корродированной в зависимости от генезиса и стадии выветривания материала.

Вопрос о форме механических элементов почвы служит предметом специального изучения в микроморфологии и минералогии почв. Наиболее подробно он рассмотрен в монографии Брюэра (Brewer, 1964) и более поздних рабо­тах по микроморфологии. При изучении же гранулометри­ческого состава почв форма частиц не принимается во вни­мание для частиц менее 2 см в диаметре. Рассматривается эффективный или эквивалентный диаметр частиц, условно принимаемых за шарообразные. Для фракций крупнее 2 см такая условность становится неприемлемой, и соответ­ственно их рассмотрение включает и анализ формы (кам­ни — галька, булыжник, валуны; щебень — гравий).

В соответствии со своим средним (эффективным, эквивалентным) диаметром механические элементы почвы условно (но в примерном соответствии со свой­ствами тех или иных фракций) делятся на непрерыв­ный ряд классов по степени крупности, причем различ­но в разных научных школах. В Советском Союзе в поч­воведении общепринятой является классификация

Н. А. Качинского, развивающая системы А. Н. Сабани- на и В. Р. Вильямса, а в грунтоведении и инженерной геологии — классификация В. В. Охотина (табл. 5).

Таблица 5 Классификации механических элементов почв по сте­пени крупности, принятые в СССР Диаметр ме­ханических элементов, мм	По Н.А. Качинскому (1965) | По В.В. Охотину (1933) 1 | i
>20	Скелет		Камни I Хрящ и			Крупный
20 10					гравии	Средний
10 7						Мелкий
7-3						Очень мел­кий
3 1			гравий		Песок	Крупный
3-0,5	Мелко­ зем	Физиче­ский пе­сок	Песок	Крупный		Средний
0.5 0.25				Средний		Мелкий
0,25 0,05				Мелкий		Пылеватый
0,05-0,01			Пыль	Крупная	Пыль
0,01 0,005		Физиче­ская гли­на		Средняя	Ил
0,005- 0,002				мелкая
0,002 0.001					Глина	I'рубая
0.001-0,0005			Ил	Грубый
0,0005-0.0001				Тонкий		Тонкая
<0,0001				Колло­ идный

За рубежом распространена классификация механиче­ских элементов, одобренная в 1926 г. Международным обществом почвоведов:Камни, булыжник (stones, boulders)	>20 мм
Гравий грубый (coarse gravel)	20-6
Гравий топкий (fine gravel)	6-2
Песок грубый (coarse sand)	2-0,6
Песок тонкий (fine sand)	0,6-0,2
Песок очень тонкий (very fine sand) Пыль песчаная (грубая) (sandy silt,	0,2-0,06
coarse silt)	0,06-0,02
Пыль средняя (medium silt)	0,02-0,006
Пыль тонкая (fine silt)	0,006-0,002
Глина тонкая (clay)	<0,002
Коллоиды (colloids)	<0,0002
Соответственно двум системам классификации ме-

ханических элементов в мировом почвоведении суще­ствуют и две системы классификации почв по их гра­нулометрическому составу.

В Советском Союзе общим признанием пользуется система, разработанная Н. А. Качинским (табл. 6). Осо­бенность ее — различный подход к классификации почв разных типов, что отражает разный состав и разные свойства механических элементов различных типов почв. Принцип этой системы очень прост: за основу взя­то соотношение в почве физического песка и физичес­кой глины, т. е. частиц крупнее и мельче 0,01 мм.

Таблица 6 Классификация почв по гранулометрическому составу, принятая в СССР (Качинский, 1965) Краткое название почвы по механи­ческому составу	Содержание физической глины (частицы <0,01 мм), %
	Подзолистый тип почвооб­разования	Степной тип почво­образования, красно­земы и желтоземы	Солонцы и сильносолон­цеватые почвы
Песок рыхлый	0-5	0-5	0 5
Песок связный	5-10	5 10	5-10
Супесь	10-20	10 20	10-15
Суглинок легкий	20-30	20 30	15-20
Суглинок средний	30-40	30-45	20-30
Суглинок тяжелый	40-50	45 60	30-40
Глина легкая	50 65	60-75	40 50
Глина средняя	65-80	75-85	50-65
Глина тяжелая	>80	>85	>65

В дополнение Н. А. Качинским разработана и более детальная схема на основе учета преобладания той или иной фракции в гранулометрическом составе.

Преобладающая

фракция, мм

То же пылеватый 0,01 — 0,001

То же иловатый <0,001

Суглинок тяжелый крупнопылеватый 0,05 — 0,01

То же пылеватый 0,01—0,001

То же иловатый <0,001

Глина легкая крупнопылеватая 0,05 — 0,01

То же пылеватая 0,01—0,001

То же иловатая <0,001

Глина средняя крупнопылеватая 0,05 — 0,01

То же пылеватая 0,01—0,001

То же иловатая <0,001

Глина тяжелая пылеватая 0,01—0,001

То же иловатая <0,001

Кроме того, почвы Н. А. Качинским разделяются и по содержанию камней на:

некаменистые... частиц>3 мм нет, частиц 3-1 мм до 10%
слабокаменистые... частиц >3 мм до 5%	Могут быть разделены на валунные, галечниковые и щебнистые
среднекаменистые ... частиц >3 мм — 5-10%
сильнокаменистые ... частиц >3 мм более 10%

В зарубежном почвоведении принята иная система классификации почв по гранулометрическому составу, разработанная почвоведами США и сейчас широко ис­пользуемая в разных странах. В этой системе классы почв по гранулометрическому составу выделяются на основе соотношения трех фракций — песка (2,0 — 0,06 мм), пыли (0,06 — 0,002 мм) и глины (<0,002 мм). Соотношение фрак­ций определяется по треугольной диаграмме (рис. 24). До­полнительно в пределах классов песка, суглинистого пес­ка и песчаного суглинка выделяются подклассы по содер­жанию фракций грубого, тонкого и очень тонкого песка:

Пески (sands):

грубый песок (coarse sand);

песок (sand);

тонкий песок (fine sand);

очень тонкий песок (very fine sand).

Суглинистые пески (loamy sands):

суглинистый грубый песок (loamy coarse sand); суглинистый песок (loamy sand); суглинистый тонкий песок (loamy fine sand); суглинистый очень тонкий песок (loamy very fine sand).

Песчаные суглинки (sandy loams):

грубопесчаный суглинок (coarse sandy loam); песчаный суглинок (sandy loam); тонкопесчаный суглинок (fine sandy loam); очень тонкопесчаный суглинок (very fine sandy loam).

Каменистость почв (содержание частиц >2 мм) ха­рактеризуется в соответствии с градациями, показан­ными в табл. 7.

Приведенные системы классификации почв по грану­лометрическому составу могут быть сопоставлены между собой лишь в самых общих чертах: глины, суглинки и пес­ки соответственно выделяются в обеих системах. Однако в деталях классификации столь различаются, что прямое сопоставление их невозможно, поскольку русская система строится на двух компонентах (учитывается одна фракция, вторая — по разности), а американская — на трех (учиты­ваются две фракции, третья — по разности); кроме того, и размеры частиц во всех фракциях приняты разные.

X песка

Рис. 24. Классификация почв по гранулометрическому составу на треугольной диаграмме (USDA, Soil Survey Manual., 1951):

1 — глина (clay); 2 — пылеватая глина (silty clay); 3 — песча­ная глина (sandy clay); 4 — пылевато-глинистый суглинок (silty clay loam); 5 — глинистый суглинок (clay loam); 6 — суг­линок (loam); 7—пылеватый суглинок (silty loam); 8 — пыль (silt); 5— песчано-глинистый суглинок (sandy clay loam);

10 — песчаный суглинок (sandy loam); 11— суглинистый пе­сок (loamy sand); 12 — песок (sand); a — глины; б—суглинки иловатые; г—суглинки пылеватые; в — суглинки песчаные; д — супеси и пески

Для морфологического исследования почвы важна не только характеристика гранулометрического соста­ва почвы в целом (песчаная почва, глинистая и т. п.), но очень важны и изменения гранулометрического со­става как по горизонтам в пределах почвенного про­филя, так и в пределах генетических горизонтов.

Каждый тип почвы характеризуется своим специ­фическим профилем гранулометрического состава (рис. 25), особенно четко выявляемым вертикальной кривой распределения илистой фракции (частицы <0,001 мм) или физической глины (частицы <0,01 мм). На рис. 25 приведены примеры таких кривых, показы­вающие наглядно элювиально-иллювиальное распре­деление тонких частиц в подзолистой, дерново-подзо-Таблица 7 Каменистость почв, характеризуемая по содержа­нию частиц >2 мм (USDA, Soil Survey Manuai, 1951; FAO, 1967) Содержа­ние частиц >2 мм, %	Размер частиц >2 см
	Гравий 0,2-7,5	Камни 7,5-25	Булыжник >25
2-15 15-50	слабогравийная (slightly gravelly) гравийная (grav­elly)	слабокаменисгая (slightly stony) каменистая (stony)	булыжниковая (buldery)
50-90	очень гравийная (very gravelly	очень камени­стая (very stony)	очень булыжни­ковая (very bouldery)
>90’	гравий (gravel)	камни (stones)	булыжник (boulders)

* При этом гранулометрический состав почвы не указывается.

Частицы < 0.00!мм, % Частицы < 0,01мм, %

Рис. 25. Распределение илистых частиц и физической глины в профиле почв: 1 — подзолистая почва Архангельской обл. (по И. С. Кауричеву); 2 — дерново-подзолистая почва Мос­ковской обл. (по И С. Кауричеву); 3 — бурая лесная почва За­карпатской обл. (по М. И. Герасимовой); 4 — оподзоленныц чернозем Орловской обл. (по 77. Г. Адерихину и Е. 77. Тихее- вой); 5— типичный чернозем (по А. А. Роде); 6 — южный чернозем (по А. А. Роде)

листой почвах и оподзоленном черноземе, оглинива- ние средней части профиля бурой лесной почвы и рав­номерное распределение в профиле типичного и юж­ного черноземов. Однако необходимо подходить к генетической интерпретации распределения грану­лометрического состава по почвенному профилю с большой осторожностью, имея в виду возможную исходную неоднородность и стратификацию почвооб­разующей породы. Анализ распределения крупных фракций необходим и для уверенной интерпретации.

Изучение гранулометрического состава почв как в полевых условиях простейшими приемами, так и в лабораторных условиях с помощью чувствитель­ных приборов связано с определенной ошибкой, зави­сящей от метода подготовки почвенного образца к ана­лизу. Дело в том, что первичные механические элемен­ты в почве практически не существуют в свободном состоянии, за исключением редких случаев, а в боль­шинстве объединяются в микро- и макроагрегаты раз­личной формы и размера, цементированные в разной степени различными цементами, такими, как гуматы щелочей и щелочных земель, железа и алюминия, сво­бодные гидроокислы железа и алюминия, кремнезем, карбонат кальция. В некоторых случаях агрегаты бы­вают столь прочными, что не поддаются разрушению при обычных способах подготовки (длительное расти­рание, кииячение, насыщение аммонием, добавка пи­рофосфата натрия, обработка перекисью водорода). Примером таких очень устойчивых агрегатов может служить «псевдопесок» некоторых тропических почв, представляющий микроагрегаты глинистых минера­лов и кварца, прочно сцементированные дегидратиро­ванными окислами железа. Почва, имеющая «псевдо- песчаный» гранулометрический состав, обладает водно-физическими свойствами, сходными со свойст­вами настоящих песчаных почв (малая водоудержива­ющая способность, высокая водопроницаемость и т. д.). Определение гранулометрического состава та­ких почв в поле и в лаборатории, сопоставление ре­зультатов с водно-физическими свойствами приводят к немалым недоразумениям.

В любом случае результаты анализа гранулометри­ческого состава почвы в значительной степени опреде­ляются используемым методом анализа и особенно ме­тодом подготовки (диспергирования и получения ус­тойчивой суспензии). Это требует обязательной ссыл­ки на метод анализа при интерпретации результатов и особенно при их сопоставлении с данными других исследователей.