Почвы представляют собой рыхлые полидисперсные системы, состоящие из непрерывного ряда частиц разных размеров, начиная с коллоидного (менее 0,1 мкм) до крупного (более 1 мм).
Отдельные, не соединенные между собой в агрегаты, далее неделимые минеральные частицы называются механическими элементами почвы, или элементарными почвенными частицами.
В соответствии с классификацией механических элементов все частицы разделены по размеру на отдельные группы — фракции.
В почвенном мелкоземе (частицы менее 1 мм) выделены фракции песка, пыли, ила и коллоидов. Частицы крупнее 1 мм относятся к фракции, названной скелетом.
Классификация механических элементов (по Н.А. Качинскому, 1965)
Определение гранулометрического состава (гранулометрический анализ) почвы состоит из двух этапов. На первом этапе производится разделение агрегатов на элементарные почвенные частицы (диспергация почвы). Второй этап состоит в их разделении на фракции. Частицы крупного размера разделяются на фракции ситовым методом. Для определения содержания мелких фракций применяется пипет-метод, основанный на законе Стокса для равномерного движения частиц в жидкости.
Классификация почв по гранулометрическому составу
В основу классификации почв по гранулометрическому составу положено процентное соотношение в мелкоземе двух групп фракций: физического песка (частицы от 0,01 до 1,00 мм) и физической глины (частицы менее 0,01 мм).
Массовое (процентное) соотношение разных механических фракций называется гранулометрическим, или механическим, составом почвы. Он определяется для каждого горизонта почвы по всему почвенному профилю. Для анализа его связей с другими факторами почвообразования, а также для иллюстрации гранулометрического состава используют табличную и графическую формы.
Изменения в гранулометрическом составе в пределах почвенного профиля (по глубине) могут быть унаследованы от почвообразующей породы или быть результатом почвенных процессов.
С размером фракций и их соотношением в почвенном профиле связаны физико-химические свойства почвы. Причиной является различная удельная поверхность гранулометрических фракций, причем чем мельче частицы, тем большей площадью характеризуется их удельная поверхность на 1 г почвы.
Наиболее существенные отличия в свойствах фракций заметны в диапазоне 0,001 мм. Частицы мельче этого размера в силу высокой дисперсности и особого химико-минералогического состава обладают высокой поглотительной способностью, так как в их составе преобладают глинистые минералы, а также гумус.
В фракциях крупнее 0,01 мм поглотительная способность практически не выражена, так как они представлены преимущественно обломками первичных минералов и содержат малое количество глинистых минералов и гумуса. Фракции песка (0,05—1,00 мм) целиком представлены обломками пород и минералов, совершенно лишенных поглотительной способности.
С гранулометрическим составом связаны физические и водно-физические свойства. Существует прямая связь между размером механических фракций и максимальной молекулярной влагоемкостью и водопроницаемостью почвы. Обратно пропорциональная связь наблюдается между высотой капиллярного поднятия воды и степенью набухания почвы при увеличении влажности.
От гранулометрического состава пород зависят такие лесорастительные свойства почвы, как аэрация, фильтрационная и водоудерживающая способность, плотность, теплоемкость и теплопроводность, поглотительная способность, особенности гумусного состояния, связанные с ними усадка, пластичность и липкость.
Знание гранулометрического состава почв позволяет лесоводу решать вопросы обработки почв, подбора лесных насаждений, устанавливать сроки проведения лесоустроительных работ. Лучшими для большинства культур являются суглинистые почвы. Однако следует иметь в виду, что разные древесные породы в силу своих биологических особенностей предъявляют не одинаковые требования к плотности сложения почвы, аэрации, почвенной влаге и т. д.
От соотношения механических элементов зависит структурное состояние почв. Песчаные и супесчаные почвы слабо острукгурены. Часто неблагоприятной для произрастания растений бывает структура пылеватых почв с низким содержанием коллоидов, особенно при малом количестве гумуса.
Гумусное состояние почв зависит от гранулометрического состава: чем легче почва, тем меньше в ней удерживается гумуса.
Гранулометрический состав почвы служит диагностическим признаком генетических типов почвообразующих пород. Так, лёсс характеризуется преобладанием фракций пыли и отсутствием скелета (частиц более 1 мм). Озерно-ледниковые отложения отличаются слоистым гранулометрическим составом, в котором преобладают фракции физической глины.