что такое гранулометрический состав почвы
ГРАНУЛОМЕТРИ́ЧЕСКИЙ СОСТА́В ПО́ЧВЫ
Том 7. Москва, 2007, стр. 631-632
Скопировать библиографическую ссылку:
ГРАНУЛОМЕТРИ́ЧЕСКИЙ СОСТА́В ПО́ЧВЫ (механический состав почвы), относительное содержание частиц разного размера в твёрдой фазе почвы. В отеч. почвоведении эти частицы подразделяются на следующие фракции: крупнозём ( > 2 мм); песок – крупный (2–1 мм), средний (1–0,25 мм) и мелкий (0,25–0,05 мм); пыль – крупная (0,05–0,01 мм), средняя (0,01–0,005 мм) и мелкая (0,005–0,001 мм); ил ( 0,001 мм). Кроме того, выделяют фракцию т. н. физической глины (частицы 0,01 мм). В большинстве стран мира по соглашению, принятому в 1926, среди частиц 2 мм выделяют фракции песка – крупного и среднего (2 – 0,2 мм), мелкого (0,2 – 0,074 мм), пыли (0,74 – 0,0023 мм) и ила (глины) ( 0,002 мм). Методы определения Г. с. п. базируются на комбинировании ситового анализа с выделением крупнозёма и фракции крупного и среднего песка и гидравлич. анализа, основанного на неодинаковой скорости оседания частиц разного размера в воде. Для классификации почв по содержанию физич. глины принято различать следующие классы: глина ( > 30%), суглинок (20–30%), супесь (10–20%) и песок ( 10%). При более детальной классификации в названии указывается класс и вторая из преобладающих фракций (напр., глина песчаная, суглинок пылеватый). Химич. и минералогич. состав гранулометрич. фракций различается. Среди частиц крупнозёма присутствуют обломки горных пород; частицы от 1 до 0,005 мм представлены преим. кварцем, в меньшей степени – полевыми шпатами, слюдами и др. Ил состоит гл. обр. из глинистых минералов. Различие минералогич. состава фракций отражается на их химич. составе, вследствие чего в песчаных почвах имеет место высокое содержание SiO 2, а по мере увеличения фракции ила возрастает содержание Al 2O 3, Fe 2O 3 и K 2O.
Гранулометрический состав почв и почвообразующих пород и его значение
Твердая фаза почв и почвообразующих пород состоит из обломков (частиц) первичных и вторичных минералов, органического вещества (гумуса) и органо-минеральных соединений, которые называются механическими элементами.
Механические элементы находятся в твердой фазе почв в раздельно-частичном состоянии, а также в виде агрегатов разной формы и величины.
Классификация механических элементов и их свойства
Свойства механических элементов твердой фазы почв и почвообразующих пород, химический и минералогический составы меняются от их размера довольно отчетливо, а иногда и резко, что послужило основанием для разделения их на группы, или фракции.
Такая группировка называется классификацией механических элементов. Наибольшее признание получила классификация механических элементов Н. А. Качинского.
Названия фракций механических элементов
Размеры фракций, мм
Камни (>3 мм) — обломки горных пород и минералов, водопроницаемость провальная, элементы питания находятся в труднодоступной форме.
Гравий (3—1 мм) — обломки первичных минералов, водопроницаемость провальная, водоподъемная способность отсутствует, влагоемкость очень низкая ( 
Песок (1—0,05 мм) — обломки первичных минералов, среди которых преобладают кварц и полевые шпаты; по мере уменьшения диаметра частиц песка возрастает содержание кварца как минерала, более устойчивого к выветриванию; водопроницаемость высокая, низкая водоподъемная способность (от нескольких до 50 см) и низкая влагоемкость (3—10 %).
Пыль крупная (0,05—0,01 мм) — близка по минералогическому составу к фракциям песка, но водные свойства несколько лучше, не участвует в структурообразовании.
Почвы, обогащенные крупной и средней пылью, после дождя и последующего высыхания заплывают с образованием поверхностной корки, отрицательно влияющей на водно-воздушные свойства пахотного горизонта, что может привести к гибели всходов растений; устраняется это боронованием.
Пыль средняя и мелкая (0,01—0,001 мм) — в этих фракциях по сравнению с крупной пылью уменьшается количество кварца и полевых шпатов, особенно в мелкой пыли.
В мелкой пыли больше слюд, роговой обманки, характерно наличие вторичных минералов и гумусовых веществ; частицы средней пыли практически не участвуют в структурообразовании.
А частицы мелкой пыли способны к коагуляции и структурообразованию; влагоемкость и водоподъемная способность высокие; водопроницаемость низкая.
Частицы твердой фазы почвы крупнее 1 мм (камни и гравий) называют скелетной частью, а менее 1 мм — мелкоземом.
Учитывая, что каждая фракция (группа) механических элементов обладает определенными свойствами, от которых зависят показатели плодородия, принято определять их процентное содержание и процентное соотношение.
Процентное содержание каменистой и гравелистой фракций определяют на основе просеивания образца почвы через почвенные сита, а в основу метода разделения по размеру фракций мелкозема положены скорости их падения в воде, рассчитанные по формуле Дж. Т. Стокса.
Классификация почв и почвообразующих пород по гранулометрическому составу
Суммарное процентное содержание фракций мелкозема от 1 до 0,01 мм называют физическим песком, менее же 0,01 мм — физической глиной, а их процентное соотношение — гранулометрическим составом.
Именно это процентное соотношение использовано для характеристики гранулометрического состава, потому что все главнейшие свойства почв особенно резко изменяются на переходе размера частиц мелкозема через 0,01 мм.
В таблице 8 приведена классификация гранулометрического состава Н.А. Качинского (краткая шкала), в которой каждому определенному процентному соотношению физической глины и физического песка дано свое название, заимствованное из народного лексикона.
Эта классификация получила в почвоведении наибольшее признание.
В таблице 8 для краткости не приводится процентное содержание физического песка, а подразумевается, что на него приходится все остальное (до 100 %) процентное содержание мелкозема размером 0,01—1 мм.
8. Классификация почв по гранулометрическому составу Н. А. Качинского
Краткое название по гранулометрическому составу
Содержание физической глины (частиц 80
II. Классификация почв по каменистости
Степень каменистости почвы
Чем больше физической глины в твердой фазе почв, тем тяжелее их обрабатывать, поэтому в агрономической практике различают почвы тяжелые и легкие.
К тяжелым относятся глинистые и тяжелосуглинистые почвы, почвы легко- и среднесуглинистые менее тяжелые по гранулометрическому составу, легкими называют супесчаные и песчаные почвы.
В почвах более тяжелых при равных условиях с легкими (плотность, гумусность и т. д.) в одном и том же объеме твердой фазы содержится в естественных условиях больше воздуха и влаги вследствие повышенной пористости и суммарной удельной поверхности частиц мелкозема.
Так как воздух — плохой проводник тепла, а вода обладает высокой теплоемкостью, то тяжелые почвы нагреваются солнцем медленнее легких, поэтому в агрономической практике их называют холодными, а легкие почвы — теплыми.
Из таблицы 8 видно, что для почв разных типов почвообразования при одном и том же гранулометрическом составе (начиная с супеси) содержание физической глины разное.
Это связано с тем, что частицы физической глины почв разных типов почвообразования обладают разной способностью к агрегатированию, имеют неодинаковый качественный состав и свойства. Например, в солонцах и сильносолонцеватых почвах содержится повышенное количество обменного катиона натрия.
В результате усиливаются связность почв при высыхании и липкость при увлажнении. Из-за этого солонцы и сильносолонцеватые почвы на одну градацию тяжелее почв подзолистого типа почвообразования, которые содержат в почвенном поглощающем комплексе повышенное количество водородных ионов, усиливающих дисперсность твердой фазы.
Почвы степного типа почвообразования вследствие хорошей гумусированности (гуматного типа гумуса), высокой насыщенности почвенного поглощающего комплекса катионами кальция и магния обладают повышенной способностью к агрегатированию.
Поэтому они при одном и том же содержании физической глины являются более легкими по сравнению с минеральными почвами других типов почвообразования.
Кроме кратких названий почв и почвообразующих пород по гранулометрическому составу (см. табл. 
в почвоведении используют также полные названия, в которых к краткому названию добавляют названия двух преобладающих по содержанию групп фракций мелкозема: песчаной (1—0,05 мм), крупнопылеватой (0,05—0,01 мм), пылеватой (0,01—0,001) или иловатой ( 3 мм), то в зависимости от их процентного содержания к названию по гранулометрическому составу мелкозема добавляют название по степени каменистости (см. табл. 8). Например, суглинок легкий пылевато-песчаный среднекаменистый (при содержании камней 5—10 %).
Значение гранулометрического состава
Гранулометрический состав определяет практически все свойства почв, поэтому его необходимо учитывать в работе агронома.
Чем тяжелее гранулометрический состав, тем богаче минералогический состав почв, больше валовых и подвижных элементов питания растений, активнее совершаются гумусово-аккумулятивные процессы и процессы структурообразования.
Выше поглотительная способность, теплоемкость, влагоемкость, биогенность почв, ниже водо- и воздухопроницаемость и т. д. Таким образом, гранулометрический состав влияет на основные показатели плодородия.
От гранулометрического состава зависят:
Гранулометрический состав влияет на интенсивность развития водной и ветровой эрозий, на проходимость транспорта по грунтовым дорогам.
От гранулометрического состава зависят технологические особенности агроприемов:
От гранулометрического состава зависят затраты топлива на обработку почв, на земляные работы.
Какой же гранулометрический состав лучше для земледелия? Многие наиболее благоприятные свойства и режимы складываются в легко- и среднесуглинистых почвах.
Однако при хорошей оструктуренности почв, например черноземов, лучшими будут тяжелосуглинистые и глинистые почвы. В агрономической практике используют приемы, позволяющие при необходимости регулировать гранулометрический состав. На песчаных почвах проводят глинование, на глинистых — пескование.
Контрольные вопросы и задания
Гранулометрический состав грунтов
Основные элементы грунта
Элементы грунта – это частицы, которые соединены между собой прочными химическими связями. Они могут представлять собой кристаллы или аморфные соединения. Размеры частиц колеблются от тысячных долей миллиметра до десятков сантиметров. Зерна с приблизительно одинаковым диаметром объединяются во фракции.
По составу элементы грунта разделяются на:
По форме зерен частицы разделяются на:
В таблице приведена классификация элементов грунта в зависимости от их диаметра, с учетом формы зерен.
В упрощенном варианте все частицы с диаметром более 0,01 мм принято называть физическим песком, а с размером до 0,01 мм – физической глиной. В почвах зерна с размерами больше 1 мм называют скелетом (хрящом), а физическую глину и песок – мелкоземом.
Агрегатный состав грунта
Элементарные частицы грунта могут скрепляться между собой, образуя агрегаты разного размера. Это значительно изменяет структуру и некоторые свойства грунта. Например, повышается водопроницаемость, уменьшается просадочность. В почве благодаря агрегатной структуре усиливаются процессы разложения органики, улучшается аэрация, повышается плодородие.
Агрегаты разделяются по размеру на:
Макроагрегаты
К макроагрегатам минерального грунта относятся конгломераты и брекчии. Конгломераты – это сцепленные между собой окатанные частицы (галька, гравий). Брекчии – угловатые обломки породы. Агрегаты состоят из одной или нескольких пород.
По диаметру они разделяются на:
Макроагрегаты почвы разделяются на типы и роды:
Оптимальной для почвы считается ореховатая и зернистая структура. Именно такие агрегаты встречаются в черноземе.
Микроагрегаты
В состав микроагрегатов входят пылевидные и глинистые частицы. Они сцепляются между собой коллоидными и цементирующими связями. В качестве склеивающих компонентов выступают гумус, полисахариды, минеральные вещества (карбонаты, оксиды железа, глинистые минералы).
Микроагрегатный состав нестабильный, он зависит от условий внешней среды. При увлажнении грунта количество агрегатов увеличивается. При высушивании они распадаются на элементарные частицы.
Микроагрегатный анализ грунта дополняет гранулометрический. Он позволяет точнее определить структуру и дисперсность материала. Микроагрегаты в некоторых грунтах, особенно глинистых, занимают большую часть объема. Это изменяет свойства материала, глина по своим характеристикам становится похожей на мелкий песок.
Классификация грунтов по гранулометрическому составу
По гранулометрическому составу грунты разделяют на 3 основные группы:
Крупнообломочные
Так называют грунты с диаметром зерен, превышающим 2 мм. В таблице подана их классификация.
| Название крупнообломочного грунта | Диаметр частиц | Процентное содержание частиц |
| Валунный с окатанными частицами или глыбовый с не окатанными | Более 200 мм | Более 50% |
| Галечниковый с окатанными частицами и щебенистый с не окатанными | Более 10 мм | Более 50% |
| Гравийный с окатанными частицами и дресвяный с не окатанными | Более 2 мм | Более 50% |
Песчаные
В песчаных грунтах содержатся частицы с диаметром 0,1-2 мм и выше. Их разновидности представлены в таблице.
| Название песчаного грунта | Диаметр частиц | Процентное содержание |
| Гравелистый | Более 2 мм | Более 25% |
| Крупный | Более 0,5 мм | Более 50% |
| Средней крупности | Более 0,25 мм | Более 50% |
| Мелкий | Более 0,1 мм | Более 75% |
| Пылеватый | Более 0,1 мм | Менее 75% |
Крупнообломочные и песчаные грунты разделяются по степени неоднородности (Cu) на:
Степень неоднородности определяется по формуле: Cu=d60/d10, где d60 и d10 – диаметр частиц, меньше которого в грунте находится 60% и 10% зерен соответственно.
Глинистые
Глинистые грунты состоят из частиц с диаметром менее 0,01 мм. Но в них практически всегда есть примеси песка.
В таблице поданы виды глинистых грунтов в зависимости от количества песчаных частиц в них.
| Название грунта | Содержание песчаных частиц (с диаметром от 0,05 до 2 мм) | |
| Супесь | песчанистая | Более 50% |
| пылеватая | Менее 50% | |
| Суглинок | легкий песчанистый | Более 40% |
| лёгкий пылеватый | Менее 40% | |
| тяжёлый песчанистый | Более 40% | |
| тяжёлый пылеватый | Менее 40% | |
| Глина | лёгкая песчанистая | Более 40% |
| лёгкая пылеватая | Менее 40% | |
| тяжёлая | Не регламентируется | |
Супесь, суглинок и глина классифицируются также по числу пластичности. У супесей оно равно 1-7, у легких суглинков 7-12, у тяжелых – 12-17, у легкой глины 17-27, у тяжелой превышает 27.
В глинистых грунтах могут присутствовать частицы с диаметром более 2 мм. В таблице поданы их особенности.
| Название грунта | Диаметр частиц | Процентное содержание |
| Глина, суглинок или супесь с галькой (щебнем) | 10-200 мм | 15-25% |
| Галечниковая (щебнистая) глина, суглинок или супесь | 10-200 мм | 25-50% |
| Глина, суглинок или супесь с гравием (дресвой) | 2-10 мм | 15-25% |
| Гравийная (дресвяная) глина, супесь или суглинок | 2-10 мм | 25-50% |
Дальше мы расскажем о том, как определяется гранулометрический состав разных грунтов.
Методы определения гранулометрического состава грунтов
Существуют прямые и непрямые методы оп р еделения гранулометрического состава грунта. К прямым относится непосредственное измерение частиц. Если в крупнообломочных материалах это сделать можно, то для глинистых и песчаных грунтов приходится использовать дорогое оборудование (электронные или световые микроскопы). Поэтому на практике чаще используют непрямые методики.
В большинстве случаев определить гранулометрический состав можно только в лабораторных условиях. Однако есть и более простые способы, которыми можно воспользоваться, не имея под рукой специальных приспособлений. Обо всем этом мы расскажем далее.
Лабораторные методы
Гранулометрический состав грунтов определяют такими методами:
Детальнее о них вы можете прочитать дальше.
Ситовый метод
Ситовый метод используется для определения гранулометрического состава крупнообломочных и песчаных грунтов. Размеры большинства зерен в них превышают 0,1 мм.
При анализе грунта с частицами от 10 мм до 0,1 мм используют промывку водой. Пробу выкладывают на сито с диаметром ячеек 0,1 мм. Струей промывают ее, пока вода не станет чистой. Затем оставшиеся частицы высушивают и разделяют на фракции.
При ситовом методе выделяют следующие фракции грунта:
Для определения гранулометрического состава каждую фракцию взвешивают. Затем вычисляют ее процентное содержание – вес фракции разделяют на общий вес пробы и умножают на 100.
Ареометрический метод
Ареометрический метод определения гранулометрического состава используется для грунтов с диаметром частиц менее 0,1 мм. Его суть – в измерении плотности суспензии грунта через определенные промежутки времени с помощью прибора ареометра.
Когда проба остынет, к ней добавляют стабилизатор — пирофосфорнокислый натрий (4% или 6,7% раствор). Суспензию взбалтывают и опускают в нее ареометр.
Замеры делают с определенными промежутками времени:
Данные замеров фиксируют в специальном журнале. Затем по формуле вычисляют процентное содержание каждой фракции. Для зерен размером до 0,1 мм это делают так же, как при ситовом методе. Для фракций 0,1-0,05, 0,05-0,01, 0,01-0,002 используется формула, в которой учитываются плотность воды, плотность частиц, масса зерен с диаметром менее 0,1 мм и процентное содержание частиц с диаметром более 1 мм.
Пипеточный метод
Перед взятием проб колоба с суспензией взбалтывается на протяжении 1 минуты. Когда частицы осядут в нее опускается пипетка. В верхних слоях концентрируются микрочастицы с диаметром 0,001-0,002 мм. В нижних оседают более крупные зерна.
Пипетка опускается на разную глубину, где и проводятся заборы проб:
После забора проб их высушивают и взвешивают. Затем по формуле высчитывают процентное содержание.
Определение гранулометрического состава грунта в домашних условиях
Самостоятельно можно лишь приблизительно определить гранулометрический состав, отличить один вид грунта от другого. Чаще всего это делается для мелкозернистых глинистых и песчаных грунтов.
Вот несколько методов:
Повторим, эти три способа позволяют определить гранулометрический состав лишь примерно. Перед началом ответственных работ стоит заказать анализ в лаборатории. В каких случаях стоит знать гранулометрический состав грунта, мы опишем дальше.
Влияние гранулометрического состава на область применения грунтов
Гранулометрический состав грунта влияет на многие его свойства – водопроницаемость, влагоемкость, плотность, прочность, просадочность. Поэтому при выборе материала или оценке грунта на участке важно ориентироваться на этот показатель.
Вот несколько рекомендаций по выбору грунта: