Грунтознавство
 Скачать 3.44 Mb.
|
 Рис. 3. Найголовніші види структури грунту (за С.О.Захаровим): I тип: 1 – крупногрудкувата; 2 – грудкувата; 3 – дрібногрудкувата; 4 – крупногоріхувата; 5 – горіхувата; 6 – дрібногоріхувата; 7 – крупнозерниста; 8 – зерниста; II тип: 9 – стовпчаста; 10 – призматична; III тип: 11 – сланцювата; 12 – пластинчата; 13 – листова 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 грунтів характерні певні форми структури: грудкувата, зерниста – для дернових, гумусових горизонтів, пластинчато-лускувата – для елювіальних, горіхувата – для ілювіальних у сірих лісових грунтів тощо. При оцінці грунтової структури потрібно відрізняти морфологічне поняття структури від агрономічного. В агрономічному розумінні оптимальною є тільки грудкувато-зерниста структура розміром від 0,25 до 10 мм. 2.3.3. Гранулометричний склад грунту Первинні грунтові часточки, представлені мінеральними зернами, органічними та органо-мінеральними гранулами, що вільно суспендуються у воді після руйнування клейких матеріалів, називаються механічними (гранулометричними) елементами або елементарними грунтовими частинками (ЕҐЧ). Гранулометричний склад переважної більшості грунтів 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 грунтознавстві відомо кілька класифікацій механічних елементів, проте загальновизнаною є класифікація Н.А. Качинського, яку широко використовують у навчальній і науковій літературі (табл. 2). Таблиця 2. Класифікація елементарних грунтових частинок (за Н.А.Качинським)
Крім того, М.М.Сибірцев усі механічні елементи грунту поділив на дві групи фракцій: фізичний пісок (>0,01 мм) і фізичну глину (<0,01 мм), відокремивши в складі ЕГЧ скелет (часточки крупніші 1 мм) і дрібнозем (менші 1 мм). Кожна фракція володіє певними характерними властивостями, по-різному впливає на властивості грунтів, 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 грунті значної кількості включень літогенного походження призводить до збільшення енергетичних затрат грунтової біоти на їх огинання при рості чи русі, а також до ускладнення його обробітку та прискорення зносу сільськогосподарських знарядь. За ступенем каменястості грунти поділяють на некаменисті – вміст каміння не перевищує 0,5%, слабокаменисті – 0,5-5%, середньокаменисті – 5-10%, сильнокаменисті – понад 10%. За типом каменястості грунти можуть бути валунні, галечникові та щебенюваті. Гравій – складається з уламків первинних мінералів. Високий уміст гравію в грунтах не впливає на обробіток, але створює несприятливі 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 грунтах 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 грунтових процесах. Як наслідок, грунти, 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 грунтах 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 грунтів. 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 грунтах є причиною погіршення їх фізичних властивостей. Колоїдна частина – найважливіша з точки зору формування обмінних властивостей та структури грунту. Кількісне визначення механічних елементів називають гранулометричним аналізом. Під гранулометричним (механічним) складом грунтів і грунтоутворюючих порід розуміють відносний уміст фракцій механічних елементів. В основу класифікації грунтів за механічним складом покладено співвідношення фізичного піску і фізичної глини. Найдосконалішою в наш час є класифікація М А Качинського (табл. 3). Таблиця 3. Класифікація грунтів і порід за гранулометричним складом (за Н.А.Качинським)
Згідно з даною класифікацією, грунт 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, дерново-середньопідзолистий грунт 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 грунту буде легкосуглинковий, додатковою – крупнопилувато-піщаний. Класифікація складена з врахуванням генетичної природи грунтів 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 грунти, червоноземи та жовтоземи, як більш структурні, переходять у категорію більш важких при вищому вмісті фізичної глини, ніж солонці та грунти підзолистого типу. Кожний тип грунту характеризується своїм специфічним профільним розподілом фракцій, особливо тонкодисперсних. Наприклад, у підзолистих, дерново-підзолистих грунтів, солонців – елювіально-ілювіальний тип розподілу; у чорноземів, дернових грунтів – рівномірно-акумулятивний тощо. Гранулометричний склад грунту має важливе значення в педогенезі, у формуванні родючості грунту. Від нього залежать водні, теплові, повітряні, загальні фізичні й фізико-механічні властивості грунту. Механічний склад грунту зумовлює окисно-відновні умови, величину ємності вбирання, перерозподіл у грунті зольних елементів, накопичення гумусу тощо. Інтенсивність багатьох грунтотворних процесів залежить від гранскладу: на піщаних породах вона незначна, на суглинкових – досить висока. Від гранскладу залежать умови укорінення фітоценозу та чисельність риючої фауни, а також спосіб обробітку грунту, строки польових робіт, норми добрив, розміщення сільськогосподарських культур. Наприклад, легкі (піщані та супіщані) грунти 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) грунти володіють високою зв'язністю й вологоємністю, краще забезпечені поживними речовинами та гумусом. Безструктурні важкі грунти 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 грунти. 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 грунту зволожують і перемішують до тістоподібного стану. З підготовленого грунту 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. 2.3.4. Складення грунту Складення – це зовнішнє вираження щільності та пористості грунту. Воно залежить від гранулометричного складу, структури, а також діяльності грунтової фауни, розвитку кореневих систем рослин і т. ін. За ступенем щільності грунти поділяються на злиті (дуже щільні), щільні, пухкі та розсипчасті. Злитий стан характеризується дуже щільним приляганням часток, які утворюють здебільшого зцементовану масу; ніж у неї входить важко, його можна тільки увігнати. Характерний для ілювіальних горизонтів солонців і зцементованих озалізнених горизонтів підзолистих грунтів. Щільний стан (консистенція) потребує значних зусиль для вдавлювання ножа в грунт. Вона типова для ілювіальних горизонтів суглинкових і глинистих грунтів. Пухка консистенція спостерігається в добре оструктуре-них гумусових горизонтах, а також в орних, якщо грунт обробляли в стиглому стані. Розсипчаста консистенція характерна для орних горизонтів, піщаних і супіщаних грунтів, у яких частинки грунту не зв'язані між собою. Пористість (шпаруватість) характеризується формою та величиною пор усередині структурних відмін та між ними. За розташуванням пор усередині структурних відмін розрізняють такий стан грунту: 1) тонкопористий – грунт пронизаний порами діаметром менше 1 мм; 2) пористий – грунт містить пори діаметром 1-3 мм; 3) губчастий – зустрічаються пустоти розміром від 3 до 4 мм; 4) ніздрюватий – є пустоти діаметром 5-10 мм; 5) комірчастий – пустоти перевищують 10 мм; 6) трубчастий – пустоти у вигляді каналів, проритих землерийками. Залежно від геометрії порового простору одні й ті ж типи грунтів можуть мати дещо неоднакові водно-повітряні властивості. Це пов'язано з тим, що в більш крупних за розміром порах зосереджується повітря, а в дрібних, які ще називаються капілярами – вода. Оптимальні умови складаються, коли в едафотопі поровий простір гармонійно розподілений за розміром: і крупних, і дрібних пустот удосталь. Складення – важливий показник при агрономічній оцінці грунту, від якого залежить можливість обробітку сільськогосподарськими знаряддями, а також проникнення води й коренів рослин на потрібну глибину. 2.3.5. Новоутворення і включення Новоутворення – це нагромадження речовин різної форми й хімічного складу, які формуються і відкладаються в горизонтах грунту в процесі грунтоутворення. Хімічні новоутворення за формою поділяються на такі групи: 1) вицвіти та нальоти – хімічні речовини виступають на поверхні грунту або на стінці розрізу в вигляді тонесенької плівки; 2) кірки, примазки, патьоки – виступають на поверхні грунту або по стінках тріщин і утворюють шар невеликої товщини; 3) прожилки та трубочки – речовини займають ходи черв'яків або коренів, пори та тріщини грунту; 4) конкреції та стягнення – скупчення різних речовин більш-менш округлої форми; 5) прошарки – речовини накопичуються у великих кількостях, насичуючи окремі шари грунту. За складом хімічні новоутворення бувають: 1) легкорозчинні солі (NaCl, CaCl2, Na2SО4 та інші). Вони трапляються в засолених грунтах в умовах степу, пустелі. Найбільш характерні їх форми – нальоти, вицвіти, білі кірки та примазки, крупинки та окремі кристалики солей; 2) гіпс (СаSО4·2Н2О). Також зустрічається в засолених грунтах. Білого й жовтуватого кольору, у вигляді окремих прожилок, псевдоміцелію (густої сітки дуже тоненьких прожилків), конкрецій, іноді – шкоринки або вицвіту на поверхні грунту. Характерний для каштанових, бурих напівпустельних, засолених грунтів, сіроземів; 3) вапно (СаСО3) – білого кольору, зустрічається в дуже різноманітних формах у товщі профілю. До найбільш розповсюджених відносять плями й вицвіти розпливчастої форми; плісняву зі скупчень дуже тонких кристалів; білоочки – яскраві, компактні, різко окреслені плями; прошарки й псевдоміцелій по тонких порах грунту; трубочки з маси кристалічного або борошнистого вапна по ходах коренів; конкреції; прошарки лугового мергелю, що можуть досягати декілька десятків сантиметрів у товщину. Розрізняються за скипанням з 10%-м розчином НС1. Характерні для чорноземів, каштанових, бурих напівпустельних, засолених та низки інших грунтів; 4) гідроксиди заліза (Fe3+), алюмінію, марганцю у комплексі з органічними речовинами й сполуками фосфору – іржаво-бурого, вохристого, кавового або чорного кольору. Основні форми – натікання (плівки, примазки), плями розпливчастої форми, конкреції, трубочки, ортзанди (тонкі ниткоподібні прошарки) у піщаних грунтах; ортштейни (більш потужні прошарки, які цементують масу грунту). Характерні для підзолистих, дерново-підзолистих, заболочених і болотних грунтів; 5) сполуки двовалентного заліза (FeCО3, Fe3(PО4)2·8H2О) – блакитного, сизуватого або зеленкуватого кольору. Форми – розпливчасті плями та вицвіти в болотних і заболочених грунтах. На свіжих зразках вирізняються легко, а на висушених зникають, тому що окиснюються на повітрі до бурого кольору; 6) кремнезем (SiО2) – білястого кольору, утворює присипку на поверхні структурних відмін. Характерний для сірих лісових грунтів, опідзолених чорноземів, солодей. Розпізнається важко, рекомендується розламати структурну відміну і порівняти колір її поверхні та внутрішньої маси; 7) гумусові речовини – чорного або темно-бурого кольору, утворюють патьоки, надаючи агрегатам глянцюватого вигляду. Зустрічаються в середній частині профілю підзолистих і солонцюватих грунтів, солонців, солодей та інших ілювійованих грунтів. Серед біологічних новоутворень у грунтах зустрічаються: 1) копроліти – екскременти червів і личинок комах, частинки грунту, що пройшли через їх органи травлення. Мають вигляд добре склеєних водостійких однорідних грудочок грунту, зустрічаються в пустотах, пророблених тваринами, і на поверхні грунту, характерні для багатих на фауну грунтів; 2) кротовини – ходи землерийок, засипані масою грунту, являють собою великі плями округлої або овальної форми, що за кольором і станом різко відрізняються від іншої маси горизонту, типові для чорноземів; 3) кореневини – сліди зігнилих великих коренів дерев, характерні для лісових грунтів; 4) червоточини – хвилясті ходи-канальці дощових червів, зустрічаються в багатьох грунтах; 5) дендрити – відбитки дрібних коренів на поверхні структурних відмін, часто забарвлені в темний колір за рахунок гумусу, утвореного при розкладі коренів, зустрічаються в різних грунтах. На відміну від новоутворень, включення – це сторонні тіла в профілі грунту, присутність яких не пов'язана з процесом грунтоутворення. До включень належать: 1) літогенні (кам'янисті) включення – уламки гірських порід; 2) біогенні – залишки тварин і рослин у вигляді раковин, кісток, коренів, уривків листя, хвої; 3) антропогенні – уламки цегли, черепки посуду і т. ін, зумовлені діяльністю людини. У промерзаючих грунтах можливе виділення кріогенних (крупні кристали льоду) включень. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||