uchebnik13

берга были положены в основу международной классификации

механических элементов. Однако в Советском Союзе Эта l<лас­

сификация используется редко.

Н. А. Качинский, используя отечественные данные о свойст­

вах фракций различного размера, преД.10ЖИЛ свою классифика­

цию механических элементов, которая в настоящее время широ­

0,01 М.М - ввел Н. М. Сибирцев для 1{.ТJассификации почв по ме­

ханическому составу, что ширOl<О ИСПО.ТJьзуется в этих же целях

и в настоящее время.

МЕТОДЫ ПОДГОТОВКИ ПОЧВЫ

К МЕХАНИЧЕСКОМУ АНАЛИЗУ

Механические элементы, особенно мелкие, в свободном состо­

янии встречаются только в почвах песчаных; в суглинистых

иглинистых они соединены в микроагрегаты и структурные

комочки, поэтому для количественного учета частиц разного

размера необходима специальная подготовка почвы.

11

Основная задача подготовки почвы к механическому анализу состоит в том, чтобы расчленить агрегаты почвы на составляю­

щие их первичные механические элементы или частицы.

Разрушение почвенных агрегатов на отдельные механические

элементы можно осуществить двумя методами: 1) механическим,

И.1И физическим и 2) химическим.

Физические методы ПОдготовки почвы

Разрушение почвенных агрегатов можно производить расти­

ранием сухой почвы в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником, растиранием влажной почвы, кипячением почвен­

ной суспензии и взбалтыванием.

Растирание влажной почвы предложено в 1902 г. Г. Ф. Нефе­ довым. В последнее время более детально эти вопросы изучены

Айдиняном и в лаборатории физики почв МГУ В. Е. Коренев­

ской. Для диспергации навеску почвы помещают в фарфоровую

чашку, смачивают до тестообразного состояния, что примерно

отвечает влажности нижней границы текучести. Затем в течение 10-15 .мин растирают пестиком с резиновым наконечником, по­

сле чего производят ана.1ИЗ. Описанный метод пригоден для под­

готовки дерново-подзолистых, серых лесных почв, в меньшей сте­

пени (по сравнению с ыетодом подготовки почв Н. А. Качин­

ского) для невскипающих черноземов и совсем не применим для

почв карбонатных и красноземов, суспензии которых после рас­

тирания быстро коагулируют. Он широко применяется для вьще­

ления частиц различного размера при изучении их минералоги­

ческого, химического состава и физических свойств.

Кипячение почвенной суспензии - энергичный способ для диспергирования почв. Вследствие неодинакового расширения

минералов в разных направлениях и набухания почвенных аг­

регатов с повышением температуры увеличивается растрескива­

ние и распадение агрегатов на механические элементы, увели­

чивается движение частиц почв и воздуха, что вызывает пере­

тирание почвенного цемента ираспадание микроагрегатов. При нагревании увеличивается растворимость почвенных солей, ко­

торые в зависимости от их химического состава вызывают дис­

пергацию или коагуляцию почвенной суспензии (чаще всего на­

блюдается первое).

Кипячение производят обычно при определенных соотноше­

ниях почвы и воды, в колбах с обратным холодильником. Реко­

мендуют различные срои:и кипячения почвенной суспензии. Чем

д.'IИтельнее кипячение, тем больше диспергация. Например, Ти­

щенко, применяя кипячение в течение 30 JrlИН при механическом

анализе песчаной почвы по методу Сабанина получил частиц

<0,01 .м.м - 9,6%, при кипячении в течение двух часов -13,8%.

А. М. Васильев применял кипячение от 8 мин до двух суток. По

мере увеличения времени кипячения выход илистой фракции

12

/

амортизатор (6). Электродвигатель с номинальным числом I

переl\fещение каретки составляет 100 мм. Регулирование оборо!

тов электродвигателя, а следовательно, и двойных ходов KapeTK1t

двойных ходов каретки.

Мешалка Качинского в 2-4 раза сильнее дезагрегирует поч­

ву, чем мешалка Вагнера. По данным А. Ф. Макаровой, двухча­

совое взбалтывание на }\~ешалке с горизонтальными толчками

заменяет четырехчасовое, а для некоторых почв - восьмичасо­

вое взбалтывание на мешалке Вагнера. Однако по сравнению с кипячением взбалтывание меньше дезагрегирует почву. В чер­ ноземных почвах, после подготовки по методу Качинского,

почвах при кипячении прирост этих фракций соответственно был

не больше 3-4 %.

Хнмнческие

ихимико-механическне методы

для дезагрегации почвы применяется ряд химических реаген­ тов - кислоты и солевые растворы различных концентраций.

Химические приемы воздействия на почву обычно применяют

совместно с механическими и физическими способами в различ­

ных вариантах. К К Гедройц предложил диспергировать почву путем замены поглощенного кальция на натрий при обработке почвы нейтральным раствором NaCl. А. Н. Соколовский двухва­

лентные ионы в почве заменял на аммоний. Однако обработка

почвы нейтральной солью натрия или аммония представляет со­

бои операцию длительную, поэтому соли были заменены более быстродействующим реактивом - соляной кислотой (в различ­

ных концентрациях), которая совместно с другими реактивами

нашла широкое применение в подготовке почв.

Метод Качинского. При подготовке карбонатной почвы для механического анализа по методу I\ачинского навеску почвы

в 10 г обрабатывают 0,2 н. НС} до прекращения кипения, а затем,

как и некарбонатную почву, обрабатывают 0,05 н. НС} дО полно­

го вытеснения кальция. Для уда;IJения хлора почву промываЮ7 водой, затем переносят в колбу, куда прибавляют 250 мл ВОДЫ Н однонормальный раствор NaOH в количестве, эквивалентном

емкости поглощения данной почвы - 1 мл на 10 М/Эf(В емкости

поглощения. После двухчасового С'тояния (при взба.пывании со­ держимого через каждые 15 .мин) суспензню кипятят в течеНlIе

одного часа. После кипячения при,-:тупают к анализу.

14

Метод Качинского в настоящее время широко распространен в Советском Союзе.

В 1950-1955 гг. в лаборатории физики почв МГУ метод Ка­ инского был детально исследован сотрудниками А. Ф. Макаро­

йи В. Е. Кореневской; результаты механического анализа при

эом методе подготовки почвы были сравнены с данными анали­

зпочв, подготовленных по международному методу «А», су­

днскому методу и методу Пури.

;При этом было установлено, что в почвах, подготовленных по методу Качинского, наблюдается наибольшая диспергация, и ре­ зультаты механического анализа для безгумусных почв при­

мерно соответствуют данным анализа почв, подготовленных

по международному методу «А»; дЛЯ почв гумусных, подготов­

ленных по методу Качинского, количество иЛа больше на вели­

чину гумуса.

Международный метод «А». Рекомендован конгрессом поч­

воведов в Вашингтоне для всеобщего употребления. ,-Сущность

процесс а подготовки сводится к следующему: навеску почвы

в 10 г помещают в ст?кан емкостью в 500 .}/Л. Сжигают гумус

перекисью водорода (в стакан приливают 50 IrlЛ 6 % Н2О2).

Смесь перемешивают и выдерживают на кипящей бане до прекращения вспенивания массы. Реакция окисления гумуса длится около 12 час. Затем после охлаждения суспензии для

разрушения карбонатов добавляют такое количество HCI, чтобы

в объеме 250 IrlЛ концентрация ее не превысила 0,2 н.; в течение

часа суспензию часто взбалтывают, после чего кислоту отмы­

вают, почву через сито (диаметр отверстий 0,25 лtм) просеивают

в колбу емкостью 750-1000 J<[Л, дЛЯ диспергации и стабилиза­

ции прибавляют 50 мл 10% NH40H. Объем суспензии доводят

до 500 .11ЛJ после чего суспензию взбалтывают в течение 24 час.

Затем переносят в цилиндр, где объем суспензии доводят до лит­

ра и анализируют.

Метод «А» - громоздкий и длительный. Существенныы не­

достатком его является сжигание гумуса, наиболее важной со­

ставной части почвы. Без гумуса нет почвы. Кроме того, стан­ дартное количество диспергатора NH40H или NaOH для всех

почв создает неодинаковые условия ввиду того, что анализируе­

мые почвы имеют разную емкость поглощения.

Едкий натр лучше диспергирует почву, чем NH4 0H. По этим соображениям международный метод «А» в почвенной практике Советского Союза не привился. Его можно рекомендовать толь­

ко в тех случаях, когда необходимо иметь данные механического состава безгумусных почв.

При пользовании этим методом в лаборатории физики почв

МГУ вместо 50,Мл 10% NH40H берут 4 мл 1 н. NaOH (замена

NH40H на NaOH была рекомендована Международной конфе­

ренцией по физике почв в Версале в 1934 г.), взбалтывание на мешалке Качинского производится в течение двух часов.

15

Суданский, или содовый, метод. При подготовке для механи­

ческого анализа навеску почвы, высушенную при 100°С, обраба

тывают при двухчасовом взбалтывании 2% раствором Na2CO Затем производят отмучивание глинистой фракции в раство 0,05% Nа2СОз. В лаборатории физики почв МГУ процесс подг -

товки несколько изменен: к воздушно-сухой почве прибавля т

100 ,мл 2% Nа2СОз, проба стоит 24 час (периодически суспенз ю

взбалтывают); затем объем суспензии доводят до 250 ,мл и п~о­

изводят взбалтывание на мешалке I\ачинского в течение д~yx часов; после чего пробу переносят через сито (диаметр OTB~p-. стий 0,25 ,М.М) в литровый цилиндр и методом пипетки определяют

мелкой и средней пыли. При подготовке почвы необходимо уда­ лять карбонаты, так как без удаления карбонатов диспергиро­

вать почву на механические элементы с применением растворов

соды не удавалось.

носят на фильтр и обрабатывают 500 J,1Л 1 н. NaCl, промываюг 100 мл 0,1 н. раствором NaCl. Для удаления сОли из пробы почву промывают 10 ,мл дистиллированной воды. Пос.'Jе промывки

почву переносят в бутыль, добавляют 500 ,мл воды и 5 ,мл 0,1 н.

NaOH до получения щелочной реакции по бромтимолблау и взбалтывают в течение часа. Затем доводят объем суспензии

до литра и анализируют пипетированием.

В лаборатории физики почв МГУ применяют другой вариант

этого метода: 10 г почвы заливают 200 J,1Л 1 н. раствора NaCl,

эту пробу оставляют на 24 час, периодически вз'5алтывая суспен­ зию вручную; затем почву переносят на фильтр и обрабатывают

0,1 н. NaCl и водой, СОГ.'1асно методу Пури, далее почву перено­ сят в колбу вместимостью 500 J,/л, куда добавляют 250 ,мл воды

и 25 мл раствора 0,1 н. NaOH. В течение часа суспензию взба.l.­

тывают на мешалке I\ачинского, потом переносят в литровый

цилиндр (через сито с диаметром отверстий 0,25 J.tJ,1) , прибав­ ляют еще 2,5 J,1Л 0,1 н. NaOH, добавляют дистиллированной воды

до литра и определяют механический состав методом пипетки.

Проведенные анализы почвы, подготовленной по методу Пу­ ри (вариант лаборатории физики почв МГУ), показали зани­

женное содержание ила в черноземах вскипающих и невскипаю­

щих, разница в содержании физической глины невысокая

При подготовке почвы методом Пури разрушается только

незначительная часть карбонатов. Потеря в весе для разных

почв после обработки по методу Пури составляла 0,62-5,25 %,

тогда как по методу I\ачинского, в этих же почвах, потеря коле-

16

балась от 3 до 53%. Следовательно, карбонаты при работе по

етоду Пури участвуют в механическом анализе и распреде­ яются по разным фракциям. Метод Пури можно рекомендо-

ать для изучения распределения карбонатов по разным фрак­

Цям при обязательном сравнении данных с результатами меха­

нческих анализов, в которых подготовка почвы шла по методу

КЧИНСКОгО.

( Таким образом, метод Пури перспективен для обработки

к~рбонатных почв. Неудобство метода заключается в том, что

щm промывкс почвы 0,1 н. NаС 1 в фильтрат идут органические

вещества. Недостаток его - стандартное количество реактивов

для всех почв, 4ТО создает неодинаковые условия диспер­

гации их.

Подготовка карбонатных ПОЧВ

к механическому анализу

Подготовка карбонатных почв к механическому анализу­ вопрос очень сложный и до сих пор окончательно не решенный.

С. С. Морозов, сравнивая разные способы подготовки, уста­

новил, что наилучшее диспергирование карбонатных почв дает

метод ГедроЙца. Им составлена таблица распределения карбо­ натов по отдельным гранулометрическим фракциям для наибо­

лее распространенных грунтов СССР. Из приведенных С. С. Мо­

розовым данных следует, что нет никакой закономерности в рас­

пределении карбонатов по фракциям в разных грунтах. Для определения механического состава карбонатных почв он ре­ комендует целый ряд методов.

О к с а л а т н ы й с п о с о б - диспергирование карбонатных

почв щавелевокислым натрием Na2 C20 4 • Оксалат натрия концен­

трации 0,5 н. берется в одинарном, двойном или тройном коли­ чествах в зависимости от степени карбонатности, от величины емкости поглощения почвы. В табл. 6 даны нормы добаВ.lеНИ51 1 н. NaOH для разных почв, соответствующие одинарной емко­ сти поглощения. Эти данные можно использовать и для 1 н. раст­

вора Na2C20 4 • Если концентрация раствора равна 0,5 н., коли­

чество вносимого раствора оксалата надо увеличить в 2 раза.

В лаборатории физики почв МГУ применялся такой вариант подготовки: 10 г почвы помещали в колбу, приливали 250 .мл

воды и раствора Na2 C20 4, в количестве, равном одинарной ем­

кости поглощения. Колбу с содержимым выдерживали два часа, после чего суспензию кипятили в течение часа. В некарбо­

натных почвах выход ила при такой подготовке был примерно

такой же, как и при подготовке почв по методу Качинского без

разноски потери от обработки HCl, в карбонатных почвах выход

ила был значительно меньше. При применении двойного или

!

гексометофосфата Na6P6018, пирофосфата - N a4P 207, КОТОРЬ1!

сейчас начинают испытываться в п.?чвенно~ практике, из почв

вытесняется не только поглощенныи натрии, но в реакцию вст -

пает и кальций карбонатов почвы. При этом натрий употреБЛЯf­ l\lЫX солей образует соду, а кальций карбонатов, встухя

в реакцию с кислотными остатками, дает нерастворимые со и,

в результате чего в почве формируются новые механические э е­

менты. Поэтому при работе с этими реагентами иногда наБЛiЮ­

дается увеличение пылеватых частиц и мелкого песка.

В Средней Азии на сероземах, содержащих от 5 до 20% кар­

бонатов, широко применяется метод диспергирования почвы

с помощью N а2С2О4•

Описанный метод Качинского (стр. 14) применим и для кар­ бонатных почв для суждения о дисперсности некарбонатнои минеральной части почвы. К:арбонаты в почве Н. А. К:ачинскии

разделяет на осажденные из водных растворов, которые почти

всегда входят в состав фракции мелкой пыли и ила, и карбо­

наты органогенные - ракушечник, скелеты водорослей и т. п.•

которые входят в состав крупной пыли и песка и легко раслоз­

наются под микроскопом. Отмывка карбонатов при механиче­

ском анализе дает очень ценную добавочную характеристику почвы - потерю от обработки, которая указывает на количество fJlaBHbIM образом карбонатов в почве.

В некоторых случаях обработка карбонатных почв путем

декальцинирования соляной кислотой является необходимым приемом для установления изменений в минеральной части

почвы процессами почвообразования. Только с помощью этого

механического состава почвенной толщи по сравнению с мате­

ринской породой.

МЕТоды ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЧВ

Определение механического состава визуально и на ощупь. При описании почвы в полевых условиях необходимо давать ха­

рактеристику гранулометрического состава, которая псполь­

зуется при картировании для выделения почвенных разностей

и составления их производственной характеристики.

Обычно в этих условиях определение гранулометрического

состава производится на глаз и на ощупь в сухом и влажном со­ стоянии по следующим показателям: ощущение при растирании

почвы на ладони, вид в лупу или простым глазом, состояние

сухой и влажной почвы, отношение влажной почвы или грунта

к скатыванию (см. табл. 2). Последний при(tМ применяется осо­

бенно широко.

Берут 3-4 г почвы и увлажняют до рабочего состояния (гус­

той пасты). Вода при этом из почвы не отжимается. Хорошо

размятую и перемешанную в руках почву раскатывают на ла-

IВ

дони Вшнур,толщинойоколо 3 мм, и затемсворачиваютв коль)

цо диаметром примерно в 3 см. В зависимОСТИ от механическогd

состава почвы шнур при скатывании принимает различный вид

(рис. 3). Эти приемы реко.мендуют для работы в полевых

условиях.

Просеивание почвы на ситах. Этот метод в настоящее вреl!fЯ

применяется главным образом для разделения частиц> 0,1 .мM~

чаще же всего - для анализа скелетной части почвы. При этом,

согласно рекомендации конференции по физике почв в Версале

то с диаметром от-

верстий в 1 М,И. При

этом из почвы удаляют корни. Определяют процентное содержа­

ние скелетной части и мелкозема. Если скелетная часть состав­

ляет 40% от веса навески, тогда на долю меJlКозема приходип:я

60%. Д.ТlЯ удаления приставших частиц, скелетную часть почвы замачивают водой из расчета 25 мл воды на 1 г. Затем почву

кипятят в течение 1 часа, промывают на сите до просветления. высушивают, взвешивают и разделяют с помощью набора сит

диаметром 1, 3, 5, 7 и 10 мм на фракции. Фракции взвешивают

и вычисляют их процентное содержание.

20