Физика почвы. (Качинский Н.А.) - часть 4

ПОДГОТОВКА ПОЧВ К МИКРОАГРЕГАТНОМУ И МЕХАНИЧЕСКОМУ АНАЛИЗАМ

Микроагрегатный анализ

В почвенной литературе до 30-х годов понятие о микроагрегат-ном анализе почв не встречается. Все упомянутые во второй главе анализы почв и классификации механических элементов относились к категории механических анализов. Разделение анализов и составов почв на микроагрегатные и механические стало привлекать внимание почвоведов после работы Гедройца об ультрамеханическом составе почв (1922) и окончательно оформилось на Втором международном конгрессе почвоведов (1930 г.), когда были рекомендованы для международной практики: 1) «международный» метод <иА» с максимальным диспергированием почвенной пробы перед анализом (механический анализ) и 2) «международный» метод «В»— с более слабым диспергированием пробы перед анализом (микроагрегатный анализ).

Если обратимся к более старым методам анализа почв, как методы Шене, Копецкого, Фадеева, Вильямса, Сабанина и других* в которых химическая подготовка образцов почвы к анализам! отсутствовала, то должны будем сделать заключение, что в данной случае имело место, особенно для карбонатных почв, применение микроагрегатного анализа, так как полного диспергирования почв в анализах не достигалось. Правда, некоторые из этих методов, как, например, метод Сабанина, не отвечают и современному понятию о микроагрегатном анализе. Применяя кипячение и повторное растирание образцов, автор разрушал значительную часть микро-агрегатов (в подзолистых почвах — почти нацело), но полного диспергирования почв, особенно карбонатных и красноземов, не получал.

— В наше время не только не отрицается значимость микроагрегатного анализа, но считается обязательным для агрономической1 характеристики почв. Как будет показано далее, сопоставление данных микроагрегатного и механического анализов дает предста* вление о потенциальной способности почв к оструктуриванию и о степени дисперсности почв в их природном состоянии.

Авторы различных методов микроагрегатных анализов сходятся на том, что в результате подобных анализов нужно выявить сумму наиболее стойких микроагрегатов в почве. Однако подход к диспергированию почвы весьма различен. Сопоставим лишь три метода подготовки почв к микроагрегатному анализу, характеризующие возможный диапазон расхождений в этом вопросе (табл. 12).

Диаметрально противоположный метод рекомендует С. В. Астапов (1947). В его методе отсутствует не только химическое воздействие на почву, но и сколько-нибудь сильное физическое воздействие. В анализ в этом методе идут и микро-, и макроагрегаты с диаметром <10 мм. Здесь имеет место совмещение микроагрегат-

ного и макроагрегатного анализов. Кроме того, срок размачивания почвы не определен: отбдо 24 ч. Механическое воздействие на почву в сыром состоянии ограничивается десятикратным оборачиванием цилиндра вручную. Этот метод не может дать устойчивых результатов, которые можно было бы сопоставлять с результатами механического анализа тех же почв.

В рекомендуемом Качинским методе исключается химическое воздействие на почву, а средства физического воздействия остаются те же, что и при механическом анализе, лишь кипячение заменяется встряхиванием. Некоторые исследователи считают, что при такой подготовке почвы разрушаются агрегаты. Это замечание совершенно верно. Агрегаты учитываются в агрегатном анализе по Саввинову, вмикроагрегатном анализе нас интересуют лишь частицы <0,25 мм. Микроагрегаты таких размеров будут сохраняться в большей или меньшей степени в зависимости от свойств почвы. То же обстоятельство, что большинство процессов механическою воздействия на анализируемую пробу почвы в рекомендуемом методе одинаково с механическим анализом и что эти процессы исключают индивидуальное влияние аналитика (просеивание сквозь сита, встряхивание на автоматической мешалке, пипетирование), дает право сопоставлять данные механического и микроагрегатного анализов при вычислении показателей структурности и дисперсности почвы.

Механический анализ

В лабораториях физики и технологии почв Почвенного института АН СССР и кафедры физики и мелиорации почв МГУ сравнивалось большинство существующих методов подготовки почв к механическому анализу. Прежде чем перейти к их оценке, сделаем несколько существенных, с нашей точки зрения, замечаний о различном характере механических элементов почвы.

Роль механических элементов в определении различных свойств почвы — химических, физико-химических, физических, физикомеханических и биологических — зависит, как уже указывалось выше, от их размеров и формы, от химического и минералогического состава. Однако она зависит также от устойчивости во времени размеров механических элементов и их свойств. Химические свойства механических элементов в зависимости от их крупности и влияния их на физические свойства давно учитываются в почвоведении, а вопрос об устойчивости во времени механических элементов часто полностью выпадает из внимания исследователей. Вследствие этого возникает, с нашей точки зрения, необоснованная цель: разработать методы подготовки к механическому анализу любой почвы, которые обеспечили бы диспергирование всех составных ее частей и разделение механических элементов вне зависимости от постоянства основных их свойств.

Мы считаем такой подход к механическому анализу неправильным по следующим соображениям. Механические элементы, составляющие твердую фазу почвы, даже имеющие одни и те же размеры, помимо химических свойств, различаются по степени устойчивости (постоянства) в почве. По последнему признаку можно выделить следующие категории механических элементов.

1. Эфемерные механические элементы — воднорастворимые соли, которые появляются в сухой почве и исчезают во влажной. Они влияют на химические и физические свойства почвы, вызывая при определенных условиях коагуляцию суспензий или пептизацию их, но они непостоянны в почве и в отдельных ее горизонтах, так как обладают способностью вымываться и передвигаться вместе с капиллярной и гравитационной водой.

2. Карбонаты кальция и магния. Эти механические элементы более устойчивы и постоянны в почве, чем растворимые соли, но также подвержены вымыванию из почвы и передвижению с водой по капиллярам. Размеры их динамичны: в сырой почве, особенно в перегнойно-аккумулятивном ее горизонте, богатом С02, часть карбонатных механических элементов, растворяясь, будет уменьшаться в размерах. При просыхании почвы, наоборот, карбонаты будут выпадать из раствора, увеличивая число и размеры соответствующих механических элементов.

Промежуточное место по растворимости между эфемерными механическими элементами и карбонатами кальция и магния занимает гипс (CaSО4-2H2О). Его растворимость: одна часть гипса на 488 частей воды при 20° С.

3. Наиболее устойчивыми механическими элементами в почве, сохраняющимися в ней десятилетиями, являются силикаты, алюмо-и ферросиликаты, окислы железа и алюминия, марганца и ряд других слабо растворимых в воде минеральных соединений. Эта часть механических элементов наиболее характерна для механического состава почвы и является как бы паспортом его. Едва ли правы те исследователи, которые стремятся найти методы подготовки почвы к механическому анализу, позволяющие диспергировать всю массу почвы, вне зависимости от качеств механических элементов.

Во-первых, как показывает опыт, устойчивого диспергирования нельзя достигнуть, не изменяя состава механических элементов исходной почвы. Во-вторых, диспергированная и частично измененная химически и минералогически почва в дальнейшем разделяется в анализе на фракции, в которые попадают резко различные по своей устойчивости механические элементы, как растворимые соли, карбонаты, алюмо- и ферросиликаты и другие, значение которых для физических и иных свойств почвы неравноценно. Видимо, более правильно растворимые соли и карбонаты удалять из почвы перед анализом и изучать их обособленно, а собственно механическому анализу подвергать устойчивую, постоянную, а потому наиболее характерную часть почвы, представленную сили-катами, алюмо- и ферросиликатами и другими минеральными соединениями, слабо растворимыми в воде.

Из сказанного явствует, что все методы подготовки почвы к механическому анализу можно сгруппировать в три основные категории: а) подготовка почвы без химического воздействия; б) подготовка почвы с химическим воздействием и с отмыванием некоторых более подвижных частей почвы; в) диспергирование почвы химическими методами без удаления из нее каких-либо составных частей. В таком порядке мы и приступим к рассмотрению методов подготовки почв к механическому анализу.

Оценка методов

Растирание почвенной пробы в состоянии сырой пасты для некарбонатных почв таежной зоны обеспечивает необходимое диспергирование образца и для этих почв может применяться в механическом анализе наравне с методом подготовки почв по методу Н. А. Качинского.

Однако такая замена едва ли целесообразна. Подготовка к анализу почв ненасыщенных основаниями по методу Качинского требует мало времени. Но в этом случае мы получаем добавочную характеристику—«потерю при обработке почв» 0,05 н. НС1, которая соответствуетлегкоподвижным соединениям в почве, в том числе подвижным несиликатным формам соединений железа и алюминия.

Применение «метода растирания почвенной пробы» для невскипающих горизонтов степных почв приводит, как показали исследования Кореневской (1953), к ошибкам в содержании глины (к уменьшению ее на 3—4%). Наконец, этот метод дает совершенно искаженные результаты при анализе карбонатных почв и пород, а также красноземов (рис. 4).

Подготовка почвы к анализу по Судан-методу, при условии декантирования суспензии, дает вполне удовлетворительные ре-зультаты в диспергировании почвы, но для карбонатных почв-процесс декантации суспензии затягивается на многие часы и требует больших объемов дистиллированной воды. Карбонаты в этом случае в значительной своей части вымываются в форме бикарбоната кальция.

Степень диспергирования минеральной части почвы по «международному» методу А для почв с емкостью поглощения не свыше

содержание .. 2 3 4 5 ..