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  — содержание в почве механических элементов, объединенных по фракции.

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.

В настоящее время получили распространение  два основных принципа построения классификаций:

На  основании содержания физической глины с учётом доминирующей фракции и типа почвообразования. Разработана Н.А. Качинским и принята в России и в некоторых других странах.

На  основании относительного содержания фракций песка, пыли и глины по Аттербергу. Международная классификация, классификации общества почвоведов (SSSA) и общества агрономов (ASSA) США. Для определения названия почвы используют треугольник Ферре.

Однозначного  перехода от одной классификации  к другой не существует, однако используя кумулятивную кривую выражения результатов гранулометрического состава можно назвать почву по обеим классификациям.

Это соотношение в почве фракций  элементарных почвенных частиц  разной крупности независимо от их минералогического и химического составов. Влияет практически на все свойства почвы. Агрономическая оценка гранулометрического состава зависит от генезиса почв и многих обусловленных им особенностей гумусового и структурного состояния, физико-химических и химических свойств.

Сопоставляя многочисленные данные по гранулометрическому  составу почв и урожайности зерновых культур в зональном аспекте, Н.А. Качинский разработал десятибалльную систему оценки основных типов и подтипов почв. Наиболее высоким бонитетом среди подзолистых почв характеризуются легкосуглинистые разновидности, довольно близки к ним супесчаные в переувлажненных и холодных районах. Почвы данных категорий более теплые, лучше прогреваются, более водопроницаемы, поспевают раньше, чем глинистые и тяжелосуглинистые, их легче обрабатывать. На более южных дерново-подзолистых почвах наивысший бонитет отмечается у среднесуглинистых разновидностей. Из серых лесных почв высшую оценку получают тяжелосуглинистые, из черноземов –  глинистые разновидности, наиболее гумусированные и оструктуренные, с хорошей агрегатированностью. Увеличение бонитета более тяжелых почв к югу связано с благоприятным водным режимом в засушливых условиях.

Для каждой с/х культуры определяют оптимум содержания в почве физической глины. Этот оптимум различается в зависимости от типа почв.

Гранулометрический состав оказывает  очень большое влияние на процессы почвообразования, свойства и режимы почв. 
Как правило, гранулометрический состав наследуется от почвообразующей породы и очень медленно изменяется во времени. Необходимы тысячи и десятки тысяч лет для его изменения. В связи с этим на породах разного гранулометрического состава часто формируются почвы, отличающиеся по свойствам. Особенно резко эта граница выражена между песчаными и супесчаными разновидностями, с одной стороны, и всеми остальными — с другой. Обычно в почвенной классификации разные по гранулометрическому составу почвы выделяются на уровне низких таксономических рангов — разновидностей, иногда родов, однако песчаные почвы во многих природных зонах выделяются в отдельные типы и подтипы, например, серопески среди черноземов или альфегумусовые подзолы среди подзолистых почв. Песчаные и супесчаные почвы состоят в основном из кварца с незначительной примесью полевых шпатов и других первичных минералов. Поэтому в их химическом составе более 90%, а зачастую более 95%, приходится на долю оксида кремния. Такие почвы имеют раздельно частичное сложение и характеризуются высокой водопроницаемостью, низкой влагоемкостью, отсутствием структурных агрегатов, низким содержанием гумуса, низкой емкостью катионного обмена и поглотительной способностью в целом, низким содержанием элементов питания. Многие культуры, такие как картофель, озимая пшеница, ряд овощных культур, ячмень, овес, в условиях таежно-лесной зоны дают более высокие урожаи на легких почвах, по сравнению с тяжелыми. Исключение составляет озимая рожь, предпочитающая тяжелые почвы. По мере продвижения к югу, в лесостепную, степную и сухостепную зоны, на легких почвах резко возрастает недостаток влаги и, соответственно, снижается их производительная способность, поэтому более оптимальными становятся тяжелосуглинистые и глинистые почвы. Для коренного улучшения песчаных и супесчаных почв иногда применяют глинование — внесение тяжелосуглинистого или глинистого мелкозема, взятого, по возможности, из верхнего гумусированного слоя почв, в дозе 300-800 т/га. Это мероприятие очень дорогостоящее и применяется на небольших площадях. Весьма эффективным приемом коренного улучшения легких почв является внесение высоких (мелиоративных) доз (150-300 т/га) торфа или торфонавозных компостов.

Для коренного улучшения бесструктурных тяжелосуглинистых и глинистых  почв используют пескование — внесение высоких доз песка (300-700 т/га). Пескование является также весьма дорогостоящим мероприятием и применяется на ограниченных площадях. Так же, как и на легких, на тяжелых почвах часто вносят мелиоративные дозы торфа или органических компостов, которые в этом случае оказывают разрыхляющее действие, усиливают водопроницаемость и улучшают водный режим. 
Имеются существенные различия в использовании тяжелых и легких почв. Они заключаются в дозах внесения химических мелиорантов при оптимизации реакции среды (на легких почвах дозы меньше, но мелиорации проводят чаще), в нормах полива в орошаемом земледелии, в сроках и способах обработки, в разных нормах и видах минеральных удобрений. 
Гранулометрический состав учитывается при землеустройстве территории: при выборе участков под многолетние насаждения, при введении специализированных севооборотов, проведении почвозащитных мероприятий и др.

Агроэкологическая оценка гранулометрического состава  дерново-подзолистых почв проведена  путем сравнения структуры (формул) гранулометрического состава, профильного  распределения содержания гранулометрических фракций.

Структура гранулометрического  состава исследуемых почв определяется по средневзвешенному содержанию фракций  по профилю. Для распознавания различий в содержании фракций ЭПЧ использовали построение эмпирических кривых распределения, которые позволяют выделить относительно специфичные значения для данной почвы.

Кривые показывают четко выраженный максимум содержания крупной пыли в дерново-слабо и неглубокоподзолистых почвах на элюво-делювии и минимум песчаной фракции (в 3 почвах из 4). В дерново-неглубокоподзолистой почве на покровной глине преобладает илистая фракция. В целом, можно диагностировать, что дерново-подзолистые почвы тяжелого гранулометрического состава имеют устойчиво одинаковую структуру (формулу) гранулометрического состава.

При выявлении  изменений гранулометрии почв применяется способ сопоставления содержания ила в генетическом горизонте и так называемой «условной породе». Для характеристики степени обеднения-обогащения горизонтов профиля по сравнению с условной почвообразующей породой использовали не абсолютное содержание фракций, а коэффициенты концентрации ила, представляющие собой частное от деления содержания ила в горизонте на содержание ила в материнской породе.

Сравнение данных, приведенных в таблице 2 указывает, что в дерново-слабоподзолистых почвах максимально обеднен гумусовый горизонт. Накопление ила наблюдается в переходном иллювиально-элювиальном и иллювиальных горизонтах.

В дерново-неглубокоподзолистой на элюво-делювии степень обеднения почвенного профиля илом максимальная в гумусовом горизонте. Далее вниз по профилю степень обеднения снижается к горизонту В1, где отмечается максимальное накопление ила продолжающееся во всех иллювиальных горизонтах.

В дерново-неглубокоподзолистой почве на покровной глине, используемой в пашне, степень обеденения илом проявляется на большую глубину профиля почвы. Обеднены илом пахотный слой, подзолистый, переходный иллювиально-эллювиальный и иллювиальный. Накопление ила происходит только с горизонта В2.

Коэффициент концентрации ила показал, что самые  высокие потери ила как в дерново-слабоподзолистых, так и в дерново-неглубокоподзолистых тяжелосуглинистых почвах происходит в верхнем горизонте почв. Таким образом, можно констатировать элювиально-иллювиальное перераспределение илистой фракции с максимальным ее накоплением в иллювиальных горизонтах.

Таким образом, агроэкологическая оценка гранулометрического состава дерново-подзолистых  почв показала, что структура гранулометрического состава не зависит от степени выраженности подзолистого процесса для тяжелосуглинистых разновидностей; мощность профиля, обедненных илистой фракцией возрастает с увеличением степени оподзоленности и зависит от вида использования почвы.