Структура ґрунту

Структура - це відмінності (агрегати), на які може розпадатися ґрунт.

Агрегати складаються зі з'єднаних між собою механічних еле­ментів. Форми, розміри і якісний склад структурних відмінностей у різних ґрунтах і горизонтах неоднаковий. Розрізняють, за С.О.Захаровим, три основні типи структури, кожен з яких ділиться на дрібніші одиниці (рис.). Ґрунт може бути структурним і безструк­турним. При структурному стані маса ґрунту розділена на агрегати тієї чи іншої форми та величини. При безструктурному стані окремі механічні елементи, що складають ґрунт, не з'єднані між собою, а існують окремо або залягають суцільною зцементова­ною масою.

Структурні відмінності в горизонті не бувають одного розміру і форми. Частіше структура буває змішаною, при описі зазначають це двома або трьома словами в послідовності зростання кількості відповідних агрегатів: грудкувато-зерниста, грудкувато-пластинчато-пилувата і т. ін.

Для різних генетичних горизонтів ґрунтів характерні певні фор­ми структури: грудкувата, зерниста - для дернових, гумусових го­ризонтів, пластинчато-лускувата - для елювіальних, горіхувата - для ілювіальних у сірих лісових ґрунтів тощо.

При оцінці ґрунтової структури потрібно відрізняти морфоло­гічне поняття структури від агрономічного. В агрономічному ро­зумінні оптимальною є тільки грудкувато-зерниста структура роз­міром від 0,25 до 10 мм.

Гранулометричний склад ґрунту

Первинні ґрунтові часточки, представлені мінеральними зерна­ми, органічними та органо-мінеральними гранулами, що вільно суспендуються у воді після руйнування клейких матеріалів, на­зиваються механічними (гранулометричними) елементами або елементарними ґрунтовими частинками (ЕҐЧ).

Гранулометричним складом ґрунту називають відносний за масою вміст груп частинок або фракцій ґрунту різної величини, вираженої у відсотках до загальної маси абсолютно сухого ґрунту.

Гранулометричний склад переважної більшості ґрунтів приблиз­но на 90% представлений ЕГЧ мінеральної природи. ЕГЧ можуть мати будь-яку геометричну форму: шар, куб, призма тощо. Умовно фор­му їх приймають за кулеподібну, враховуючи так званий ефективний діаметр. Механічні частинки приблизно однакового діаметра об'єднують у фракції, оскільки вони володіють подібними властиво­стями. У ґрунтознавстві відомо кілька класифікацій механічних еле­ментів, проте загальновизнаною є класифікація Н А Качинського, яку широко використовують у навчальній і науковій літературі (табл.2).

Крім того, М.М.Сибірцев усі механічні еле­менти ґрунту поділив на дві групи фракцій: фізич­ний пісок (>0,01 мм) і фізичну глину (<0,01 мм), відокремивши в складі ЕҐЧ скелет (часточки крупніші 1 мм) і дрібнозем.

Кожна фракція во­лодіє певними характер­ними властивостями, по-різному впливає на влас­тивості ґрунтів, що пояс­нюється неоднаковим мінералогічним і хімічним складом, фізичними та фізико-хімічними її влас­тивостями.

Фракція каміння представлена переважно уламками гірських порід. Каменястість - явище незадовільне, оскільки наявність у ґрунті значної кількості включень літогенного походження призводить до збільшення енергетичних затрат ґрунтової біоти на їх огинання при рості чи русі, а також до ускладнення його обробітку та прискорення зносу сільськогосподарських знарядь. За ступенем каменястості ґрун­ти поділяють на некаменисті - вміст каміння не перевищує 0,5%, слабокаменисті - 0,5-5%, середньокаменисті - 5-10%, сильнокаменисті - понад 10%. За типом каменястості ґрунти можуть бути валунні, галечникові та щебенюваті.

Гравій - складається з уламків первинних мінералів. Високий уміст гравію в ґрунтах не впливає на обробіток, але створює не-сприятливі властивості, такі як низька вологоємність, провальна во­допроникність і відсутність водопідйомної здатності.

Піщана фракція - складається з уламків первинних мінералів, перш за все кварцу та польових шпатів. Ця фракція володіє висо­кою водопроникністю, не набухає, не пластична, а також володіє деякою вологоємністю та капілярністю. На ґрунтах із великим умі­стом цієї фракції та при інших сприятливих умовах добре розвиваєть­ся фітоценоз з підвищеною вимогливістю до повітряного та тепло­вого режиму, зокрема непогані врожаї дає картопля.

Крупнопилувата фракція мало чим відрізняється від піску, тому її властивості дуже схожі. Проте середньопилувата фракція збага­чена слюдами, що значно підвищує пластичність і зв'язність. Середній пил дисперсніший, ліпше утримує вологу, але володіє слабкою во­допроникністю, нездатний до коагуляції та не бере участі у струк­туроутворенні і фізико-хімічних ґрунтових процесах. Як наслідок, ґрунти, збагачені цими фракціями, будуть володіти відповідними вла­стивостями. Пил дрібний - досить високодисперсна фракція, що скла­дається з первинних і вторинних мінералів. Здатна до коагуляції, бере участь у структуроутворенні, володіє поглинальною здатністю, містить значну кількість гумусових речовин. Велика кількість неагрегованого дрібного пилу в ґрунтах спричиняє такі негативні влас­тивості, як низька водопроникність, значна кількість недоступної во­логи, висока здатність до набухання й усадки, липкість, тріщину­ватість, висока щільність складення.

Мул складається переважно з високодисперсних вторинних мінералів. З первинних подекуди зустрічаються кварц, ортоклаз, мусковіт. Мулиста фракція займає провідне місце у формуванні фізи­ко-хімічних властивостей ґрунтів. Мул містить значну кількість гумусу та елементів живлення для рослин. Ця фракція відіграє про­відну роль у структуроутворенні. Володіє високою ємністю погли­нання та коагуляційною здатністю. Проте надвисокий уміст мулу в ґрунтах є причиною погіршення їх фізичних властивостей.

Колоїдна частина - найважливіша з точки зору формування обмінних властивостей та структури ґрунту.

Кількісне визначення механічних елементів називають грану­лометричним аналізом. Під гранулометричним (механічним) скла­дом ґрунтів і ґрунтоутворюючих порід розуміють відносний уміст фракцій механічних елементів. В основу класифікації ґрунтів за механічним складом покладено співвідношення фізичного піску і фізич­ної глини. Найдосконалішою в наш час є класифікація М А Качинського.

Згідно з даною класифікацією, ґрунт має основну назву за вмістом фізичного піску і фізичної глини і додаткову за вмістом фракції, що переважає: гравійної (3-1 мм), піщаної (1-0,05 мм), крупнопилуватої (0,05-0,01 мм), пилуватої (0,01-0,001 мм) і мулистої (0,001 мм). Наприклад, дерновосередньопідзолистий ґрунт на мо­рені містить фізичної глини 24,0 %, піску 42,6 %, крупного пилу 33,4%, середнього пилу 6,57% і дрібного -9,6%. Основною назвою грануло­метричного складу даного ґрунту буде легкосуглинковий, додатко­вою - крупнопилувато-піщаний.

Класифікація складена з врахуванням генетичної природи ґрунтів та здатності їх глинистої фракції до агрегування, що залежить від умісту гумусу, складу обмінних катіонів, мінералогічного складу. Чим вища ця властивість, тим слабше проявляються глинисті властивості при рівному вмісті фізичної глини. Тому степові ґрунти, червоноземи та жовтоземи, як більш структурні, переходять у категорію більш важких при вищому вмісті фізичної глини, ніж со­лонці та ґрунти підзолистого типу.

Кожний тип ґрунту характеризується своїм специфічним профільним розподілом фракцій, особливо тонкодисперсних. На­приклад, у підзолистих, дерново-підзолистих ґрунтів, солонців -елювіально-ілювіальний тип розподілу; у чорноземів, дернових ґрунтів - рівномірно-акумулятивний тощо.

Гранулометричний склад ґрунту має важливе значення у формуванні родючості ґрунту. Від нього залежать водні, теплові, повітряні, загальні фізичні й фізико-механічні властивості ґрунту. Від гранскладу залежать умови укорінення фітоценозу та чисельність риючої фауни, а також спосіб обробітку ґрунту, строки польових робіт, норми добрив, роз­міщення сільськогосподарських культур. Наприклад, легкі (піщані та супіщані) ґрунти легко піддаються обробітку, швидко прогріва­ються, мають добру водопроникність та повітряний режим. Але во­лодіють низькою вологоємністю, бідні на гумус і елементи живлен­ня, мають незначну поглинальну здатність, піддаються вітровій ерозії. Важкі (важкосуглинкові й глинисті) ґрунти володіють високою зв'яз­ністю й вологоємністю, краще забезпечені поживними речовинами та гумусом. Безструктурні важкі ґрунти мають несприятливі фізичні й фізико-хімічні властивості: слабку водопроникність, здатність зап­ливати й утворювати кірку, високу щільність і т.п. Найкращими з цієї точки зору є суглинкові ґрунти.

У польових умовах гранулометричний склад визначають при­близно за зовнішніми ознаками і на дотик (органолептичний метод). Для точного визначення гранскладу застосовують лабораторні ме­тоди (наприклад, метод Качинського).

Мокрий органолептичний метод. Зразок розтертого ґрунту зво­ложують і перемішують до тістоподібного стану. З підготовленого ґрунту на долоні роблять кульку і пробують зробити з неї шнур тов­щиною близько 3 мм, а потім звернути кільце діаметром 2-3 см. Залежно від гранулометричного складу результати будуть різні:

пісок - не утворює ні кульки, ні шнура;

супісок - утворює кульку, розкачати шнур не вдається, утворюються тільки зачатки шнура;

легкий суглинок - розкачується в шнур, але дуже нестійкий, легко розпадається на частини при розкачуванні або знятті з долоні;

середній суглинок - утворює суцільний шнур, який можна звернути в кільце з тріщинами й переломами;

важкий суглинок - легко розкачується в шнур, утворює кільце з тріщинами;

глина - утворює довгий тонкий шнур, котрий потім легко утворює кільце без тріщин.