uchebnik13

г<;>ризонте - неудовлетворительная. Агрегаты солонца имеют по·

розность неудовлетворительную.

Метод микроскопирования. Данный прием в исследовании

почвенного агрегата ПОЗВОJIяет, помимо прямого подсчета пор,

дать качественную оценку порозности (внутри агрегата). для

этой цели из почвенных агрегатов готовят тонкие шлифы. Под

микроскопом с помощью микро­

вблизи противопожарные средства.

Изготовление шлифа из крупных агрегатов. Агрегаты берут

размером 10-12 М.М. Чтобы сохранить uелосlНОСТЬ агрегатов, особенно в случае рыхлого сложения, перед проваркой их, по

отдельности или все вместе, обвязывают марлей (батистом).

Чаще всего в качестве фиксатора применяют каНИфОJIЬ.

Чтобы получить жидкую консистенuию, ее растворяют в органи­

ческом раСТI30рителе: ксилоле (лучше), бензоле, толуоле. дЛЯ этого твердую канифоль мелко измельчают, заливают раствори­

TeJIeM и через некоторое время осторожно подогревают на малом

огне до полного растворения.

Погружение агрегатов в расплавленный фиксатор С.lедует

производить постепенно, давая возможность фиксатору запол-

91

нить капилляры. После этого образцы полностью погружают

в раствор и проваривают в нем до полного прекращения выде­

ления пузырьков воздуха. Время проваривания определяется

консистенцией фиксатора и порозностью агрегата. Для провари­

вания тонкопористых агрегатов требуется фиксатор жидкой

консистенции. Проваренные образцы вынимают из фиксатора,

охлаждают, отделяют от марли и Ш."Iифуют на шлифовальном

станке при скорости вращения диска 500-600 об/мин. Первое

шлифование производят грубым корундовым порошком (.N2 170-180). Порошок подают на диск разведенным водой или глицерином до жидкой кашицы. Сначала образец готовят для

наклейки на стекло, поэтому шлифуют пока одной стороной

до ПО.lучения ровной поверхности. После этого отшлифованную

поверхность отмывают щеткой в глицерине, насухо протирают

и снова проваривают в фиксаторе в сушильном шкафу или

на этернитовой плитке. Вновь шлифуют на шлифовальном станке, но уже с тонким порошком (28-минутником).

Эти операции повторяют до тех пор, пока агрегат полностью

зацементируется.

После цементации отшлифованную поверхность агрегата

выравнивают на толстом матовом (отшлифованном) стекле еще

более тонким порошком корунда (l4-10-минутником), чисто

промывают и просушивают.

Подготовленный таким образом агрегат наклеивают пихто­ БЫМ или канадским бальзамом отшлифованной стороной на пред­

метное стекло. Чистое и сухое предметное стекло кладут на подо­

гретый металлический столик, намазывают твердым ПИХТОВЫ!\! или канадским бальзамом и подогретым накладывают на отшли­

фованную поверхность агрегата. Тщательно притирают, чтобы уда.1ИТЬ пузырьки воздуха. После закрепления агрегата на стекле

шлифуют другую его сторону на шлифовальном станке сначала

грубым корундовым порошком (N2 170--180), затем более тон­

ким - 28-минутником и, наконец, на стекле порошком 14-10-ми­ нутником доводят до толщины 0.02-0,03 .ММ.

Контроль за толщиной шлифа ведут с помощью поляризаци­

онного микроскопа по окраске кварца. При толщине шлифа 0,02-0,03 ММ интерференционная окраска кварца при скрещен­

ных николях бледно-серая.

Шлиф накрывают вышеописанным способом чистым и сухи!\!

ПОКРОБНЫМ стеклом. Двигая И слегка прижимая стекло к шлифу, удаляют пузырьки воздуха и излишки бальзама. после затвер­

дения эти излишки снимают подогретой бритвой. Шлиф промы­

вают спиртом или ксилолом со щеткой. На этом приготовление

шлифа заканчивают и его используют для микроскопического

изучения строения почвенного агрегата.

Изготовление шлифа из мелких агрегатов. Берут отрезки

стеклянной трубки диаметром и высотой 10 ММ. Помещают

на подогретый металлический столик. После нагревания трубо-

92

чек в них наливают разогретый фиксатор жидкой консистенции

l! опускают несколько мелких агрегатиков, распреде.1ЯЯ их по

всему диаметру трубки. Нагрев стОлика прекращают. Трубочки

с содержимым охлаждают и после ПО.1НОГО затвердения фикса­

тора их легко отбивают от столика. Получают монолитик, заклю­ ченный в стеклянную оправу. Сначала шлифуют и выравнивают

поверхность одного конца монолитика до снятия части поверх­

ности агрегатов. После наклейки на стекло шлифуют другой

конец - до получения шлифа толщиной 0,02-0,03 -'1.М.

Приемы шлифования, наклейки и покрытия шлифа такие же,

как при изготовлении шлифов из крупных агрегатов.

скопическим методом возможен учет видимой порозности,

т. е. таких пор, которые значительно превосходят толщину шлифа

или расположены нормально к его поверхности.

Существует несколько методов подсчета площадей: планиме­ трический, линейный, точечный, суммарного фотоэффекта. Для

дробного учета пор в шлифах наиболее удобен планиметрический

метод, который может быть применен в различных вариантах

(клеточный метод, метод зарисовки, метод увеличенных фото­

графий и метод проекции шлифа).

Клеточный метод. С помощью квадратно-сетчатого окуляр­

микрометра подсчитывают количество клеток (квацратов),

накладывающихся на просматрив-аемый объект. Поры про­ сматривают при малом увеличении (не более 120). Сначала под­

считывают общую площадь шлифа, а затем площадь пор.

Принимая общую площадь шлифа за 100%, рассчитывают

площадь пор в процентах. Одновременно отмечают видимую

порозность (крупные поры) . Вычитая из общей порозности

агрегата площадь крупных пор, рассчитывают площадь осталь­

ных пор.

Метод зарисовки можно использовать для определения раз­

мера пор. С помощью рисовального аппарата РА-l при малом

увеличении микроскопа воспроизводят строение шлифа на ри­

сунке. Планиметром измеряют площадь пор на рисунке и, зная

степень увеличения, рассчитывают размер пор в агрегате.

Метод фотографирования в сочетании с nроекционным мето­ aOAt является одним из наилучших приемов подсчета пор, Он заключается в следующем: при помощи микрофотографиче­

ской камеры фотографируют несколько участков шлифа на соот­

ветствующее количество кадров кинопленки. После проявления пленки, каждый кадр проектируют на квадратно-клеточный

экран. Подсчитывают общую площадь порового пространства

шлифа и определяют размеры и характер пор.

Коллоидно-химический и микроскопический анализ почвенных

агрегатов. Для выяснения природы почвенных агрегатов, харак­

тера связи механических элементов в них, группой авторов-

93

и. Н. Антипов-Каратаев, В. В. Келлерман и Д. В. Хан - пред­

ложен коллоидно-химический метод анализа, или метод «анато­

мирования» почвенного агрегата.

ОН основан на последовательном нарушении связей :\Iежд}

механическими элементами, образующими агрегат, воздействуя

на него химическими реагентами с постепенно увеличивающейся

силой воздействия. Обработку агрегата проводят в 4 стадии.

Вкачестве реагентов применяют буферный раствор 0,1 н.

NaOH + 0,1 н. Na2C204, реактив Тамма и гипробромит натрия.

Пара.1.'Iельно с обработкой на разных стадиях ведут микроско­ пическОе изучение с зарисовкой и микрофотографированием

исследуемых агрегатов.

Х о Д а н а л и з а. Берут образец почвы весом 200-300 г

и мокрым просеиванием разделяют на фракции: > 5, 5-3, 3-2,

2-1, 1-0,5, 0,5-0,25 и <0,25 .м.~!. Фракции собирают в фарфо­

ровые чашки и высушивают в сушильном шкафу при темпера­ туре не выше 400с. После высушивания каждую фракцию еще раз просеивают на ситах соответствующего размера. Из приго­

товленной фракции обычным путем берут среднюю пробу, поме­

щают на часовОе стекло, просматривают под поляризаllИОННЫI\l

микроскопом при увеличении в 30-050 раз и описывают внешние

признаки агрегата: фОР~lУ, поверхносrь, xapaKrep rpaHeli.

окраску, пористость и трещиноватость, степень покрытоста

минеральными зернами.

Из средней пробы отбирают 50-100 агрегатов. В учебных

целях можно ограничиться предварительным отбором 50 агре­ гатов и окончательным - для обработки -- 10-20, в научных llелях рекомендуется брать предварительно 100 и окончательно

50 агрегатов (наиболее типичных для данной фраКllИИ) и вто­ рично испытать на водоустойчивость. Для этого отобранные агрегаты укладывают раздельно на стекло, покрытое фильтро· вальной бумагой, концы которой опущены в воду. Вода постс­

пенно смачивает агрегат. После смачивания подачу воды пре­

кращают. Агрегаты подсушивают на воздухе и вновь просматри­

вают под микроскопом. Для коллоиднохимического анализа отбирают 10-20 (до 50) агрегатов, сохранившихся целыми

и после второго испытания на водоустойчивость. Каждый агрегаl

отдельно помещают на часовое стекло и подвергают обработке

Первую обработку делают буферным раствором 0,1 н.

NaOH + 0,1 н. Na2C204 (соотношение реактивов 1 : 4). При этОй

агрегата. Подача реактива малыми дозами-каплями предохра­

няет агрегат от механического разрушения.

Взаимодействие раствора с агрегатом продолжается 2-3 час.

Затем раствор удаляют осторожным отсасыванием его пипеткой

94

L хорошо оплавленным капилляром. Конец пипетки П.IOТНО при· жимают к часовому стеклу, чтобы при отсасывании не удалить

вместе с раствором и микроагрегаты или механические элемен­

ты, отделившиеся от агрегата.

После удаления первой порции раствора подают новую пор­

цию его и так до тех пор, пока при взаимодействии реактива

с агрегатом окраска раствора станет бесцветной. На этом обра­

ботку заканчивают - все свободные и рыхло связанные гумусо­

вые вещества переводят в раствор и удаляют. Число обработок может колебаться от 12 до 18 для фракций> 5 и 3-2 мм и от 6 до 7 - для фракций 2-1 и < 0,25 ММ.

Остатки раствора смывают водой. для этогu на стекло капают

несколько капель воды, которую затем снимают фильтровальной бумагой. Отмывку водой продолжают до нейтральной реакции.

После удаления последней порции воды агрегат подсушивают

при комнатной температуре. Из всех' обработанных агрегатов

отбирают несколько для изучения под микроскопом, остальные

подвергают дальнейшей обработке.

Микроскопическое изучение агрегата рекомендуется про­

водить в четыре приема:

1. Описывают общий вид поверхности агрегата: его окраску,

характер распада (для фракций> 3 ,1С11 при увеличении в 30

ипри увеличении в 50 раз ДJIЯ фракuий < 3 .МЯ).

2.При увеличении 540 (в сухом виде) описывают поверхность

микроагрегатов или тонких срезов с их поверхности: равномер­

ность окраски, взаимоотношение между минера.'IЬНОЙ частью

почвы, степень покрытости минеральных зерен «плазмой».

3. Изучают агрегат аналогично предыдущему, ТОЛЫШ

виммерсионной жидкости (касторовое масло).

4.Описывают при увеличении 1200 в иммерсионной жидкости

поверхности минеральных зерен, плазмы и их взаимоотношения.

При микроскопировании делают схематические зарисовки. Вторая обработка заключаеТСЯ в переводе в растворимое

состояние и удаление подвижных полуторных окислов действием

реактива Тамма при рН, равном 3,20-3,27.

Раствор готовят следующим образом: на 4 л воды берут

25,22 г (СООН)2' 2Н2О И 49,62 г (NH4COO)2.

Телника обработки та же, что и в первом случае. Количество

обработок может достигать 20-30. Так как раствор остается

бесuветным, конец обработки определяют по качественной реак­

ции на Fe. После полного удаления Fe и AI агрегаты промывают

водой до нейтральной реакuии и высушивают. Неско.1ЬКО агрега­ тов отбирают для изучения под микроскопом, OCTaJIbHbIe подвер­

гают дальнейшей обработке.

Третья обработка - вторичное воздействие буферного рас­

твора. В раствор переводят органическое вещество, освобожден­

ное после удаления подвижных полуторных OIшслов.

Выделение органического вещества при этой обработке про-

95

•

ГЛАВА П/

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОГО ВЕСА

И ПОРО3НОСТИ ПОЧВЫ

Удельным весом почвы называют отношение ее веса к весу

равного объема воды при 40с.

Почва представляет собой сложное тело, состоящее в основ­

ном из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. В зависимости от того, в каком сочетании определяют удельный вес, различают

три понятия удельного веса почвы:

игазообразная фазы) - dv '

3.Удельный, или объемный, вес почвы в естественном ее со­

стоянии (твердая, жидкая и газообразная фазы) - dV1 '

УДЕЛЬНЫй ВЕС ТВЕРДОй ФАЗЫ ПОЧВЫ

Под удельным весом твердой фазы почвы понимают oTHorue-

ние веса твердой фазы почвы (почвы без скважин) определен­

ного объема к весу воды того же объема при 40с.

Наглядно это можно представить следующим образом: если взять кусочек высушенной почвы и спрессовать его таким обра­

зом, чтобы не было скважин, то отношенИе веса взятой почвы

к весу воды того же объема и есть удельный вес твердой фазы

почвы.

Величина удельного веса твердой фазы почвы зависит от ее

химического и минералогического состава и определяется сред­

ней величиной удельных весов веществ, составляющих данную

почву, и их относительным содержанием.

В состав минеральной части почвы, в качестве основных ми­

нералов, входят кварц, полевые шпаты, глинные минералы, име-

ющие удельный вес в пределах 2,40-2,80 (см. табл. 19). Реже

встречаются железосодержащие минералы с удельным

весом до 4.

Таблица 19

Состав и удельный Be~ некоторых минералов

Удельный вес гумуса - 1,20-1,40. Поэтому в почвах мало­

гумусных и в нижних горизонтах гумусных почв удельный вес

колеблется в пределах 2,60-2,80 и до 3,00 - в красноземных

почвах. Чем почва или горизонт богаче гумусом, тем меньше

удельный вес твердой фазы (2,40-2,50).

Таким образом, удельный вес твердой фазы косвенно харак­

теризует химический состав почвы

Знание удельного веса твердой фазы почвы необходимо для

расчета порозности почвы, а также при производстве механи­

ческого анализа - для расчета скорости падения частиц по фор­

муле Стокса.

Определение удельного веса

твердой фазы почвы

Удельный вес твердой фазы почвы чаще всего определяется

пикнометрически. Принцип пикнометрического метода заклю­

чается в определении объема воды или инертной жидкости, соот­

ветствующего объему почвы, взятой для анализа.

98

Пикнометр - мерный сосуд, позволяющий учитывать объем

жидкости с большой точностью. Пикнометры могут быть различ­ ной величины и формы. Примером грубого пикнометра может служить простая мерная колба.

На рис. 27 представлены наиболее распространенные в прак­

тике типы пикнометров. Обычно используют пикнометры объе­

мом 100 и 50 С.мЗ, в геологической практике при определении

удельного веса редких минералов используют микропикнометры.

Наиболее удобным мы

считаем пикнометр, пред­

шо притертая массивная

fIробка И:\lеет tohko-каПИJJ­

лярное отверстие, через

которое уда.'Iяется избы­

ток жидкости при напол­

незасоленных почв используют дистиллированную воду без СО2•

Удельный вес твердой фазы засоленных почв, содержащих

легко растворимых солей сВЫше 0,5%, определяют внеполярных жидкостях (бензол, бензин, толуол, ксилол, керосин).

Ряд исследователей (Цункер, А. В. Думанекий, М. В. Чапек

и др.) считают, что удельный вес твердой фазы почв вообще сле­

дует опреде.тlЯТЬ не в воде, а в неполярных жидкостях, так как

с водой ПО':Ij чают завышенные результаты вследствие сжатия

системы почва-вода. Жидкости адсорбируются rидрофильными

порошками (к которым относится и почва) прямо пропорцио­

нально их диэлектрической постоянной. Вода, диэлектрическая

постоянная которой равна 81, сильнее адсорбируется почвой,

чем неполярные жидкости, имеющие диэлектрическую постоян­

ную, равную 2. Адсорбируясь, вода сжимает почвенную частицу,

следовательно, уплотняет ее, в результате уменьшается объем, занимаемый почвой.

Исследования, проведенные в лаборатории кафедры физики

и мелиорации почв МГУ, по сравнению влияния различных жид­ костей на ве.'1ИЧИНУ удельного веса твердой фазы почвы, также

показа.'1И завышение результатов при применении воды. Влия­ ние применяемых жидкостей сказывается на почвах тяжелого

механического состава и гумусных и не сказывается на пес­

чаных.

Несмотря на это, использование неполярных жидкостей для

определения удельного веса твердой фазы вообще не рекомен­ дуется, так как это будет отступлением от естественных условий. Их применяют только для засоленных почв, чтобы избежать рас­ творения легко растворимых солей.

Приводимая ниже методика определения удедьного веса

твердой фазы почвы, разработанная проф. Н. А- Качинским, нан­

.более часто применяется в практике·

Анализ состоит из следующих операций: 1) определение

'объема пикнометра, 2) подготовка почвы к анализу и 3) опреде­

пеНие удельного веса твердой фазы.

Определение объема пикнометра. Пикнометр чисто моют,

·ополаскивают ДИСТШ1JIИрованной водой и высушивают в сушиль­ ном шкафу при температуре не выше БООс. Можно также опо­ лоснуть его этиловым спиртом или эфиром и просушить С по­

мощью воздуходувки иди каучуковой груши. Сухой пикнометр

вместе с пробкой взвешивают с точностью до 0,001 г. Вес его за­ писывают. При определении объема пикнометра, а также при определении удельного веса незасоленной почвы используют

дистиллированную воду, из которой удален воздух. Воду готовят

заранее. В колбе емкостью 2-3 л дистиллированную воду кипя­ тят в течение 2 час. В горячем состоянии ее переливают в прогре­

тые склянки (доверху) и закрывают пробками с хлоркальцевы­

ми трубками, наполненными натронной известью. Хранить про­

кипяченную воду удобнее в склянках большого объема (2-3 л),

а при работе использовать склянки меньшего объема (500 с.мЗ ).

Этой водой наполняют и капельницу.

Пикнометр следует держать в кристаллизаторе или в дере­

вянном лотке с гнездами и меНьше касаться его руками. Если

необходимо взять пикнометр, нужно завернуть его в полотенце

и брать двумя пальцами за горло.

для определения объема пикнометр наполняют прокипячен­ ной дистиллированной водой почти доверху, т. е. так, чтобы при

закрытии пробкой из капилляра вышло 1-2 капли воды, закры­ вают пикнометр пробкой, которая тщательно притирается. Под пробкой и В капилляре не должно быть пузырьков воздуха. За­

писывают температуру воды.

ПИКlIометр тщателыIO вытирают сухим полотенцем, ставят

в сухой кристаллизатор и переносят в весовую комнату. Через

20-25 .мин взвешивают на аналитических весах с точностью до

0,001 г. Объем пикнометра рассчитывают по формуле:

V - QI - Q

-D'

где V - объем пикнометра в с.мЗ;

а1 - вес пикнометра с водой;

а - вес сухого пикнометра;

D - плотность воды при данной температуре.

Наполнение пикнометра и расчет объема необходимо произ-

100