2.2. Методичні підходи дослідження структурно-агрегатного складу

Досліджуючи структуру, слід мати на увазі таке. Аналіз структури з метою її агрономічної оцінки виконують звичай­но для орного і підорного шарів. Орний шар характеризують по всій глибині зразками по 10 см (0—10,10—20 і ін.). Зразки відбирають лопа­тою. Можна також використовувати зразки, які взяті циліндрами вели­кого об’єму (500 або 1000 см³) для визначення щільності скелета ґрунту.

На кожній ділянці слід брати зразки з п’яти точок. Потім з них скла­дають змішаний зразок або визначають кожний окремий зразок. В остан­ньому випадку одержані результати, математично оброблені, покажуть більш чітку картину. Зразок ґрунту для аналізу, який взято в полі, по­винен бути збережений в незруйнованому стані. Оскільки структура ґрунту верхніх горизонтів динамічна у часі, результати аналізів зразків, взятих в різні строки, будуть неоднаковими, тому визначати її треба пе­ріодично на протязі року або вегетаційного періоду. Проф. В.В. Медведєв і Т.Н. Лактіонова (2002) рекомендують кращі строки обстеження структурно-агрегатного стану ґрунтів червень-липень місяць до початку збирання зернових культур.

Існують різні думки про те, в якому стані вологості слід аналізува­ти зразок. Багато дослідників вважають, що сухі зразки аналізувати не можна, бо це відступ від природних умов: в природі у рідких випадках і тільки на самій поверхні ґрунт може просохнути до повітряно-сухо­го стану. Крім того, експериментально доведено, що водостійкість залежить від вологості. Сухі агрегати менш водостійкі, і пояснюється це руйнівною дією затиснутого повітря під час опускання агрегату у воду. Тому перед визначенням водостійкості рекомендується насичувати агрегати водою до капілярної вологоємкості. Більш вірно аналізувати струк­туру при природній вологості, але при цьому треба враховувати, що во­логість зразків, взятих у різні строки, буває різною, тому порівнювати результати важко і навіть не можливо.

У кожному конкретному випадку у виборі методики слід виходити з цілі і умов. Обраний метод повинен бути використаний протягом всього періоду досліджень. Багато вчених вважають, що процес оструктурення ґрунту проходить за ланцюжком: механічний елемент – мікроагрегат – макроагрегат. Тому починати дослідження структури ґрунту, з точки зору кінетики структуроутворення, із мікроагрегатного аналізу.

2.2.1. Мікроагрегатний аналіз ґрунту за методом Качинського

Із зразка ґрунту, який доведено до повітряно-сухого стану, беруть середню пробу 100–150 г, відбирають корені, обережно розтирають у фарфоровій ступці товкачиком з гумовим наконечником і просіюють крізь сито з отворами 1 мм. З підготовленого ґрунту беруть наважки на технічно-хімічних терезах: 10–15 г для визначення мікроагрегатного складу, 4–5 г для визначення гігроскопічної вологості.

Подібно гранулометричному аналізу, мікроагрегатний складається з двох операцій: підготовки зразка до аналізу та кількісного визначення фракції (мікроагрегатів). Наважку ґрунту для мікроагрегатного аналі­зу переносять в колбу на 500 мл. з широкою горловиною. Наливають 250 мл дистильованої води і залишають ґрунт на 24 години для роз­мокання. Потім колбу закривають пробкою, ставлять на прилад перемішування суспензії (мішалку) і протягом двох годин збовтують гори­зонтальними поштовхами (40 подвійних ударів). Вміст колби крізь сито з отворами діаметром 0,25 мм переливають у літровий циліндр і долива­ють дистильованою водою до 1000 мл. Фракцію, яка залишилася на ситі, переносять у бюкс, випаровують на піщаній бані, сушать у сушильній шафі при температурі 105°С до постійної маси, зважують і обчислюють її вміст у % до абсолютно сухого ґрунту, взятого для аналізу. З приготов­леної суспензії в циліндрі піпеткою беруть проби. Відбір проб суспензії, подальшу їх обробку, розрахунок фракції у % проводять так, як і при визначенні гранулометричного складу (див. метод Н.А. Качинського).

Коефіцієнти дисперсності і структурності ґрунту визначають за даними мікроагрегатного та гранулометричного аналізу ґрунту. Пропону­ємо декілька формул для розрахунку.

Фактор дисперсності К, за Н.А. Качинським, характеризує ступінь руйнування мікроагрегатів у воді і виражається процентним співвідно­шенням мулу (частинок <0,001 мм) «мікроагрегатного» і мулу «грану­лометричного»:

(11)

де (а,b– вміст мулу, відповідно при мікроагрегатному та при гранулометрич­ному аналізах, %).

Наприклад, якщо а=5%, аb=25%, то фактор дисперсності буде дорівнювати:

(12)

Чим вище фактор дисперсності, тим менш стійкою є мікроструктура ґрунту. Для звичайного глинистого чорнозему фактор дисперсності не перевищує 10%, а для стовпчастого горизонту солонцю може становити 80%.

Фактор структурності К_с, за Фагелером, характеризує водостійкість агрегатів. Розраховується за формулою:

(13)

де (а, b— вміст мулу відповідно при мікроагрегатному та при гранулометрич­ному аналізах, %).

Так, якщо а = 5%, b = 25%, то

(14)

Сума кількісних виражень фактора дисперсності та фактора структурності становить 100%. Таким чином, знаючи величину одного фак­тора, легко розрахувати другий.

Ступінь агрегатності К_а за Бейвером та Роадесом:

(15)

(а— кількість водостійких агрегатів > 0,05 мм при мікроагрегатному аналізі; b— кількість механічних елементів > 0,05 мм при гранулометричному аналізі).

Підвищення ступеня агрегатності означає покращення водостійкості структури. У формулах, розглянутих вище, використовуються дані двох аналізів — мікроагрегатного та гранулометричного. О.Ф. Вадюніною запропонована формула розрахунку «гранулометричного показника структурності Р» за результатами тільки грануло­метричного аналізу. Механічні елементи при цьому поділяються на активні, які володіють цементуючою здатністю і приймають участь у коагуляції, та пасивні, які беруть участь у структуроутворенні як па­сивний матеріал.

У гумусованих ґрунтах активну участь в коагуляції беруть мул і більша частина дрібного пилу. У ґрунтах малогумусованих, наприклад,підзолистих, активною частиною є тільки мул. Чим вище «гранулометричний показник структурності», тим більше потенційна здатність ґрунту до оструктурювання.