Файл: Иванкин, В. И. Межотраслевые территориальные органы научно-технической информации (конспект лекций).pdf

Обычно в почвенном горизонте можно встретить структурные агрегаты одного вида, назовем его - горизонт с простой структу­ рой. Но не менее часто можно обнаружить, что структурные агре­ гаты относятся к целому набору классов структур - горизонт со сложной структурой. При кодировании обозначим горизонты с про­ стой структурой цифрой 0. Среди горизонтов со сложной структу- 8-947

рой могут быть такие, в которых различные виды структур связа­ ны между собой постепенными переходами, особенно в размерах агрегатов. Например, структуры комковато-глыбистую, ореховато­ зернистую мы назовем сложными однородными и кодируем цифрой 1. Встречаются случаи, особенно характерные для окультуренных го­ ризонтов, когда в почве "сосуществуют" агрегаты, резко разли­ чающиеся по формам и размерам и не образующие переходов между собой, например, зернисто-комковатая структура пахотных гори­ зонтов. Эти структуры горизонтов назовем сложными разнородны­ ми и кодируем цифрой 2.

Таким образом, к кодам наименований структур, указанным в табл.4, добавляются характеристики соотношений видов струк­ тур внутри почвенного горизонта, которые указываются перед ко­ дом классов структур. Причем, если структура простая, то ука­ зывается 0 и после него трехэначное число, показывающее харак­ тер вида структуры. В случае сложных структур после цифр I и 2 может быть два или три трехзначных числа, являющихся индек­ сом структуры, доминирующей в данном горизонте. Например, код сложной однородной ореховато-зернистой структуры - ІЗІЗЗІ6.

Более трех видов структуры указывать нецелесообразно,так как это затруднит информационный поиск данных и их классифика­ цию.

Влажность почвы

Влажность почвы, отмечаемая при морфологическом описании, в работах по картографированию почв или агрохимическому обсле­ дованию, не является диагностическим свойством почвы, так как подвержена в большинстве случаев значительным и быстрым коле­ баниям во времени. Диагностическим показателем является режим

влажности,если имеется информация по этому показателю.Но тем не менее влажность почвы должна тщательно отмечаться,так как сте­ пень влажности влияет на другие важные диагностические признаки: окраеку, консистенцию, структуру. Поэтому при сопоставлении диагностических свойств необходимо учитывать влажность. В на­ стоящее время в большинстве почвенных исследований измерение влажности проводится без приборов. Различаются следующие гра-

32

тативные датчики влажности. Наиболее перспективные в атом от­ ношении датчики, основанные на радиометрических и электромет­ рических методах определения влажности. Если приборы отсутст­ вуют, то при полевом картографировании почв можно выделять следующие виды влажности: I - сухой, 2 - свежий, 3 - влажный, 4 - сырой, 5 - мокрый, используя диагностические показатели. Приведенные выше номера классов могут служить кодами соответ­ ствующих состояний влажности.

Если показатели, характеризующие влажность почв,унифици­ рованы, то для показателей льдистости почв унификация не про­ ведена, хотя в настоящее время мерзлые горизонты часто описы­ ваются в почвах Сибири и Севера нашей страны.

Вероятно, по аналогии с влажностью необходимо выделить пять категорий льдистости, показывающих соотношение льда и грунта:

1 - сухой мерзлый - горизонт не цементирован, льда не вид­ но, наличие мерзлоты определяется только по температуре;

образует видимых скоплений; 4 - сильно-льдистый - горизонт сцементирован, лед образу­

ет отдельные шлиры, линзы, по объему преобладает грунт; 5 - ледяной - горизонт состоит изо льда с включениями

грунта в виде линз, пропластков, карманов.

Таким образом, при кодировании влажности необходимо учи­ тывать два показателя; агрегатное состояние влаги (твердое или жидкое) и относительное содержание ее в почве. Закодируем жидкое состояние цифрой 0, твердое - I.

Консистенция почвы

Консистенцией называется физическое, точнее агрегатное состояние вещества. Этот термин обычно применим к веществам, которые по своим свойствам отличаются от типичных твердых или жидких тел. Существуют меры консистенции, являющиеся мерами твердообразности и жидкообразности вещества. Термин "консистен­ ция" применим к почвам, так как они не идеально твердые, а

33

твердообразные и в ряде случаев могут обладать свойствами жид­ кости - солифлюкционное течение почв по склонам, возникновение турбаций на границе раздела гетерогенных сред. Можно измерить степень твердообразности почвы - состояние консистенции почвы, консистенция почвы довольно изменчива во времени и зависит больше от состояния влажности почвы, но, тем не менее, конси­ стенция является важным диагностическим признаком, так как

связала с более устойчивыми,чем влажность,свойствами:текстуро^ особенностями поглощающего комплекса,характером органических

и органо-минеральных соединений. В отечественном почвоведе­ нии для обозначения консистенции почв употребляется термин 'сло­ жение^ который определяется как сумма двух терминов "плотность" и"порозность"почв.Под плотностью почвы понимают твердость поч­ венной массы. Употребление термина, "плотность1'в данном значении неправомерно,так как под плотностью почвы,как и всякого друго­ го физического тела,следует понимать отношение массы к объему.

Внастоящее время различают четыре категории твердости - плотности почвы:

горизонт рыхлый - от прикосновения начинает осыпаться, почвенный нож входит без усилия;

горизонт уплотненный - почвенный нож входит на всю длину лезвия с заметным усилием;

горизонт"плотный - в почву входит только заостренный кон­ чик почвенного ножа;

горизонт слитой - почвенный нож только царапает поверх­ ность почвы.

Второй показатель, характеризующий сложение - порозность, будет рассмотрен в следующей главе.

Взарубежном почвоведении термин "консистенция” имеет бо­ лее широкое значение, чем соответствующий ему в нашей стране термин "сложение". Под консистенцией понимается способность почвенного материала сопротивляться деформации и разламыванию,

атакже мера связности и липкости почвенной массы. В практике почвоведов США [20] подробно рассматриваются отдельные конси­

стенции: липкость, пластичность, рассыпчатость, ломкость,твер­ дость, степень цементации. В системе кодирования почвенных данных США [І9] при изучении консистенции рассматривается так­ же степень тиксотропности и компактности почвенного материала.

34

Американские исследователи предлагают определять различные стороны консистенции в зависимости от состояния влажности почвы. Ими разработаны следующие диагностические показатели классов консистенции почвы.

В мокрой почве - липкость и пластичность.

Влажная почва образует консистенции, характеризующиеся тенденцией к рассыпанию почвенной массы на отдельности, неко­ торой деформацией при разрыве почвенной массы, отсутствием хрупкости и способностью материала после разрушения слипаться вновь при спрессовывании. Консистенция определяется при раз­ давливании почвенного образца в ладонях.

Показатели, характеризующие консистенцию сухой почвы: жесткость, хрупкость, максимальное сопротивление давлению, более или менее выраженная тенденция разламываться до пудры или на угловатые обломки, способность почвенного материала не сли­ паться при спрессовывании. Определить консистенцию сухой поч­ вы можно, разламывая образец в руках.

В американской системе кодирования почвенных данных fl9j употребляется в основном вышеприведенная система определения консистенции со следующими добавлениями: во влажном состоянии определяется степень тиксотропности, выделяются стадии компакт­ ности.

У французских почвоведов [17] система определения конси­ стенции почвы близка к американской, но они прежде всего вы­ деляют классы консистенции: I. Твердую - разламывание без де­ формации. 2. Полутвердую. 3. Гибкую. 4. Вязкую. 5. Эластичную.

Но, исходя из комбинаций отдельных параметров консистен­ ции, это количество классов далеко не исчерпывает возможных вариантов этого свойства почвы.

Рассматривая определения консистенции в зарубежном поч­ воведении, можно видеть, что классы консистенции вначале раз­ делены по степени влажности. Таким образом, утверждается, что консистенция функционально зависит от влажности, однако это не так. Например, такие свойства, как сыпучесть, цементированность почвы могут и не меняться при изменении влажности. Нет рядов изменений консистенции, а есть отдельные участки рядов, не связанные между собой, поэтому невозможно создать шкалу переходов между отдельными сторонами консистенции.

35

Рассмотрим, какие физические причины лежат в основе из­ менения консистенции почвы, что определяет "твердообразность" и "однообразность" почвенного материала. Как и всякое другое почвенное явление, консистенция почвы зависит от множества разнообразных причин. Прежде всего, ее определяет сила сцеп­ ления между текстурными или структурными элементами почвы. Можно проследить ряды изменения от монолитной связной породы (невыветрелая скала) до полностью сыпучих эоловых песков или текучих плывунов. Причем, сыпучими могут быть груботекстурные почвы, так как силы сцепления между их частицами невелики. Плывунными (текучими) могут быть любые почвы, но обязательно насыщенные водой выше известного предела. Таким образом, по­ лучаем два ряда консистенций. Первый - от монолитного (связ­ ного) почвенного материала до полностью сыпучего несвязного материала. В этом ряду можно выделить следующие градации с диагностическими свойствами:

1 - горизонт сильно связный - выбить кусочек почвенного материала можно только с помощью зубила;

мывается в руках J

4 - слаборассыпчатый - рассыпается в руках при малом сжатии;

5 - рассыпчатый - осыпается от прикосновения к стенке разреза;

6 - сыпучий - осыпается самопроизвольно, невозможно вы­ ровнять стенку шурфа.

Второй ряд консистенции - от очень твердой почвенной массы до плывунов.

Безусловно, определение степени деформации почвенной

36

массы должно измеряться в почвенных исследованиях при помощи приборов. Такие приборы, применяемые для измерения твердости почвы, широко используются в зарубежных исследованиях.В СССР

твердомеры получили овое распространение в исследованиях фи­ зических особенностей почвы. Без прибора твердость почвенной массы можно приближенно оценивать в баллах. Предлагается сле­ дующая шкала классов твердости - текучести почвенного мате­ риала:

1 - Очень твердый - почвенный материал не деформирует­ ся; почвенный нож не проникает внутрь почвенного материала;

2 - Твердый - почвенный материал сильно сопротивляется деформации;.внутрь горизонта проникает только заостренный кончик ножа;

3 - Твердоватый - почвенный материал заметно сопротив­ ляется деформации; почвенный нож проникает в почвенный гори­ зонт на всю длину лезвия, но со значительным усилием;

4 - Мягкий - почвенный материал слабо сопротивляется деформации, но еще не способен деформироваться самопроизволь­ но; лезвие ножа проникает в почву без труда, проделанное от­ верстие не деформируется;

5 - Слаботекучий - углубление в почвенном материале, сделанное ножом, медленно заплывает; почвенный материал в отвале сохраняет форму;

6 - Текучий - углубление, сделанное ножом, быстро зап­ лывает, по стенкам видны потеки грунта, отвал расплывается;

7 - Плывунный - почва как жидкость, стекает с лопаты, стенки разреза оплывают.

Еще одна сторона консистенции - способность почвенного материала скачком переходить от твердого состояния к плывун­

37

ному при механическом воздействии. Это явление особенно широ­ ко распространено в длительномерзлотных почвах, сильно увлаж­ ненных. Скачкообразный переход от одного состояния твердости в другое получил название тиксотропия почвы. Под тиксотропи­ ей в коллоидной химии понимают пептизацию коллоидной системы при встряхивании или другом механическом воздействии. Безус­ ловно, тиксотропия почв, не являющихся чистыми коллоидными системами, - явление более сложное и требует своего детально­ го изучения. В настоящее время невозможно оценить степень тиксотропности почв, поэтому устанавливается для оценки это­ го явления два альтернативных класса: I - наличие тиксотро­ пии почвы или 0 - ее отсутствие.

Консистенцию почвы можно кодировать двойным или трой­ ным (в тиксотропных почвах) индексом. Нужно отметить, что элементарные явления (овязность и твердость) тесно соединены между собой и поэтому число классов консистенции невелико. Наименования классов будут уточнены в процессе изучения кон­ систенции почвы. Индексация классов консистенции такова: первый индекс показывает степень связности почвы, второй - степень твердости и последний - наличие тиксотропии. В ка­

этих свойств образуют возможные варианты консистенции.

Порозность почв

Порозность почв характеризуется количеством пор (отверс­ тий, пустот) в твердой фазе почвы, заполненных либо почвен­ ным воздухом, либо почвенной влагой. В отечественном почво­ ведении сложилась в настоящее время следующая номенклатура терминов, применяемых при описании порозности почв:

горизонт слитой - пор невооруженным глазом не видно;

пористый - видны поры, по они составляют менее полови­ ны объема почвенной массы;