 |
|
|
Костычев. ПОЧВОВЕДЕНИЕ |
ОЦЕНКА ПОЧВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МЕХАНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И ПРОСТЕЙШИХ СПОСОБОВ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
Сравнение достоинств различных почв по результатам анализа их не может быть подчинено каким-либо точно определенным правилам, кроме правила самого общего: производить сравнительную оценку цифр, выражающих содержание одного какого-либо вещества, или какой-либо одной группы веществ,, или частиц. Поэтому мы всего лучше можем пояснить приемы, прилагаемые при этом, если возьмем цифры, относящиеся к разным почвам, и на основании их сравним эти почвы между собою.
В следующей таблице приведены результаты механического анализа отмучиванием для нескольких почв; анализы произведены Фескою. (в процентах) Частицы от 4 до 1 мм в диаметре . . 1,90 6,14 0,29 0,72 3,46 0,66 » » 1 —0,5 » . 3,74 . 6,65 3,88 0,42 1,15 0,27 0,10 » о 0,5 —0,1 » » 11,51 4,03 9,84 6,12 4,72 » » 0,1 —0.05 » » . 13,36 9,46 6,61 11,78 14,46 5.75- » » 0,05—0,01 >> » . 15,44 18,12 15,90 18,52 17,60 11,86 » мельче 0,01 » » . 59,60 50,00 71,27 56,90 54,49 75,41
Все почвы, результаты анализа которых приведены в этой таблице, сходны между собою в том, что наибольшее количество частиц, содержащихся в них, принадлежит к самым мелким—мельче 0,01 мм в диаметре; таких частиц содержится в них не менее 50% по весу. Это дает нам возможность сделать целый ряд заключений о физических свойствах этих почв.
Согласно исследованиям, рассмотренным в предыдущей части, у этих почв
1) весьма мелкие скважины, вследствие чего почвы эти трудно проницаемы для воды и для воздуха; 2) они отличаются большой абсолютной влагоемкостью, но вместе с тем, если их не разрыхляют искусственно, то они могут высыхать до значительной глубины, так как капиллярная вода может в них подниматься до поверхности и из глубоких слоев; 3) при намокании такие почвы разбухают, а при высыхании сжимаются, вследствие чего в них могут делаться большие трещины; 4) обмен воздуха в них совершается медленно, а потому органические вещества внутри таких почв разлагаются медленно; 5) нагревание и охлаждение их происходит сравнительно медленно, и они отличаются более низкой средней температурою, по сравнению с другими почвами; 6) так как частицы этих почв очень мелки, то можно ожидать, что питательные вещества для растений распределены в них равномерно, и это составляет одно из важных достоинств этих почв; 7) вследствие того, что вода в таких почвах может капиллярно подниматься вверх со значительной глубины, они могут быть хороши только при глубоком уровне грунтовой воды или при подпочве, мало задерживающей воду. При условиях противоположных в таких почвах может быть постоянный избыток воды, и вследствие этого они будут мало плодородны или даже бесплодны.
Между теми почвами, которые приведены в таблице, есть различия в содержании частиц более крупных; но так как крупных частиц находится в них немного и они окружены отовсюду мелкими, то свойства почв не могут существенно изменяться от тех н'значительных различий в количестве крупных частиц, которые показывает нам анализ. Замечательно, что и по внешнему своему виду и по всем свойствам при исследовании наглаз и наощупь почвы эти относятся по общепринятой классификации к одному классу: у хозяев эти почвы носят название глинистых.
Таким образом, мы видим, что механический анализ хорошо выделяет целую особую группу почв, давно уже относимых в особую группу, и это служит некоторым подтверждением тому, что при помощи механического анализа можно отличать важные и характерные особенности почв. Дальнейшие рассмотрения подтверждают это еще более. Возьмем другую группу почв, исследованных Фескою.
В них содержалось (в процентах): Частиц от 4 до 1 мм в диаметре . . 1,47 1,76 0,44 1,69 2,25 2,37 » » 1 —0,5 » • » . 1,09 1,12 0,14 0,71 1,42 0,43 » » 0,5 —0,1 » >> . 14,44 5,96 7,16 4,14 10,46 5,15 »> » 0,1 —0,05 » » . 17,66 . 38,71 10,71 14,05 12,16 10,43 8,25 » » 0,05—0,01 » >> 63,37 42,01 55,95 48,37 66,46 16,84 » мельче 0,01 » » . 26,73 15,79 34,94 24,33 26,62
Между этими почвами мы точно так же замечаем сходство; во всех наибольшее число частиц имеет поперечник 0,05—0,01 мм в диаметре, и затем следующие за ними по количеству—частицы самые мелкие. Хотя по содержанию других частиц между ними есть различие, но указанная выше особенность так характерна, что мы не колеблясь можем отнести все эти почвы в одну общую группу; они, действительно, представляют хорошо очерченную естественную группу почв и известны под названием лёс[с]а. Еще в 1872 году Иентш, исследовавши большое количество лёс[с]овых образований, нашел, что они характеризуются определенной величиною отдельных зерен; при исследовании под микроскопом оказалось, что наибольшее количество зерен в лёс[с]е имеет величину от 0,02 до 0,04 мм в поперечнике.
То же самое подтверждено потом приведенными у нас анализами Фески и исследованиями Берлинской лаборатории по почвоведению. Прежде полагали, что характерной особенностью лёс[с]а следует считать содержание в нем углекислой извести, но потом найдены были многие образцы лёс[с]а, почти не содержащие углекислой извести, так что определенная крупность почвенных частиц может считаться в настоящее время единственным общим петрографическим признаком лёссовых образований. У хозяев эти почвы обыкновенно причисляются к суглинистым, но ввиду указанной особенности, а также и того, что настоящие типичные суглинки, как мы увидим, отличаются иной крупностью частиц, лёс[с]овые почвы необходимо выделить в особый класс.
Почвы эти более проницаемы для воздуха и довольно хорошо пропускают воду; влагоемкость их между тем велика; вообще по своим физическим свойствам они во многих отношениях весьма благоприятны для произрастания растений, тем более, что при сравнительной мелкости их частиц питательные вещества для растений распределены в них равномерно. Вообще почвы, отличающиеся указанным размером частиц, принадлежат к числу наиболее плодородных, где бы они ни находились—в Средней ли Азии, или в Западной Европе- У нас, как известно, большинство черноземных почв образовалось в лёс[с]е, и факт этот в обширных размерах показывает, что в таких почвах, когда они не обрабатываются, перегнивание органических веществ происходит медленно; вода в них, когда они не разрыхлены сверху, проникает трудно, и они могут высыхать до значительной глубины. Обработкою все эти неблагоприятные обстоятельства устраняются, и вообще физические свойства таких почв несравненно лучше, чем у предыдущей группы.
Следующие цифры (из анализов Фески и Орта) характеризуют суглинки. В таких почвах содержится частиц (в процентах): От 4 до 1 мм в диаметре . 4,53 4,39 5,21 4,34 3,90 » 1 —0,5 » » 4,19 3,73 10,84 8,87 7,78 » 0,5 —0,1 » » 36,75 33,06 37,69 39,64 36,76 » 0,1 —0,05 » » 25,18 32,49 15,36 15,86 13,43 » 0,05—0,01 » » . . . • . 7,99 5,32 9,18 11,01 9,63 мельче 0,01 » » 21,06 20,98 20,01 19,68 28,70
В этих почвах наибольшее количество частиц имеет величину от 0,5 до 0,05 мм в поперечнике. Вместе с тем в них обыкновенно находится до 20% и более частиц самых мелких (мельче 0,01). Такое количество мелких частиц совершенно достаточно для того, чтобы заполнить все промежутки между частицами более крупными, и потому у таких почв скважины очень мелки. Но вместе с тем мелкие частицы, будучи разъединены частицами более крупными, не могут обнаруживать своего влияния во многих отношениях. Влагоемкость таких почв обыкновенно велика, но у них нет той вязкости, как у почв с более мелкими зернами, потому что в суглинистых почвах крупные частицы находятся в соприкосновении между собой, а между ними не может быть прочной связи.
Точно так же при намокании суглинистые почвы не могут так сильно разбухать, как почвы глинистые, и не могут так сильно сжиматься при высыхании, потому что могут сжаться только до взаимного соприкосновения их крупных частиц. Из этого можно видеть, что такие почвы названы суглинистыми очень удачно, и совершенно справедливо во многих отношениях их помещают в разных системах классификации почв, как промежуточную группу между глинистыми и песчаными почвами: самые мелкие частицы в таких почвах находятся в достаточном количестве для того, чтобы влагоемкость была велика и, следовательно, частицы эти играют весьма важную роль. С другой стороны, крупные частицы их в неменьшей степени влияют на свойства их, устраняя излишнюю связность и разбухание почв.
Частицы большей крупности при малом содержании мелких характеризуют песчаные почвы, как, например, в следующем случае:
Частиц крупнее 4 мм в диаметре . . от 4 до 1 мм в диаметре » 1 —0,5 » » » » 0,5 —0,1 » » » » 0,1 —0,05» » » » 0,05—0,01» » » В 100 частях ее мельче 0,01 » » » 18,57 Мелкой земли 81,43% 12,70% 13,12% 45,82% 6,21% 6,83% 14,81%;
В этой почве содержится все еще довольно значительное количество мелких зерен; но есть песчаные почвы, у которых почти все частицы крупнее 0,1 мм в поперечнике и более мелких почти или совсем нет.
Из указанных примеров мы видим, что посредством одного механического анализа некоторые почвы характеризуются весьма хорошо и определенно; но многие свойства почв, очень важные в хозяйственном отношении, не могут быть указаны механическим анализом, если он не сопровождается особыми пояснениями. Если, например, частицы почвы в значительном количестве состоят из углекислой извести и органических веществ, то, конечно, подобная почва существенно отлична от других, где частицы состоят почти только из кварца и силикатов, а между тем механический анализ этого не показывает. Поэтому, чтобы получить о почве более удовлетворительные понятия, необходимы, кроме данных механического анализа, хотя простейшие исследования над химическим составом почвы. Такие исследования были бы менее нужны, если бы мы имели уверенность, что частицы почвы определенной крупности сходны между собой; на самом деле, хотя некоторые сходные между ними черты имеются, но различия так велики, что никакого определенного понятия a priori о свойствах разных частиц почвы для разных случаев у нас не может быть.
Исследования Фески, которые уже цитировались нами, показывают следующие разницы в составе зерен одинаковой крупности в разных почвах: Самые мелкие части (мельче 0,01 мм в поперечнике) Глина Глина Лесс Лйсо (в процентах) Гигроскопическая вода 4,52 5,54 3,97 5,44 Потеря от прокаливания 8,29 6,04 9,10 7,14 Углекислая известь 0,26 0,72 7,57 0,65 Цеолитная часть 33,38 40,57 29,73 44,26 Глина 41,59 29,93 21,84 16,06 Зерна от 0,01 до 0,05 мм в поперечнике (в процентах) Гигроскопическая вода 0,63 0,97 0,8 1 0,45 Потеря от прокаливания 1,90 1,70 2,34 1,11 Углекислая известь — 0,46 6,36 1,03 Цеолитная часть 6,959 12,38 10,08 4,58 Глина 8,65 9,45 6,80 3,61
Под названием цеолитной части разумеются здесь все минеральные вещества, растворимые в соляной кислоте, и кремнезем, извлекаемый из нерастворимого остатка углекислыми щелочами; под именем глины—все вещества, растворимые в крепкой серной кислоте, и кремнезем, извлекаемый из остатка углекислыми щелочами после действия серной кислоты.
Из таблиц можно видеть, что значительная часть самых мелких частиц состоит из глины и цеолитов; напротив, зерна крупностью от 0,01 до 0,05 мм содержат мало глины и цеолитов и состоят по преимуществу из безводных силикатов и кварца. До некоторой степени, следовательно, по результатам механического анализа можно судить о содержании в почвах, по крайней мере, главнейших групп веществ. Но основанные на этом представления во всяком случае могут быть только весьма грубыми; необходимо, как мы сказали, определение в почве хотя некоторых веществ, чтобы наши понятия о ней были удовлетворительны. В мельчайших частицах содержание глины, например, может изменяться от слишком 40 до 16%; в них может содержаться углекислая известь, и ее может не быть и т. д.
К сожалению, при почвенных исследованиях до настоящего времени редко производили механический и химический анализы одних и тех же почв. Кроме того, химический анализ почвы до последнего времени производится по большей части нерационально. Покойный профессор Ильенков давно уже указал, что получаемый при обработке почв соляной или азотной кислотами глинозем и извлекаемый затем углекислыми щелочами из нерастворимого остатка кремнезем принадлежат цеолитам. В Германии эта мысль применена к делу в первый раз только при исследованиях Фески, опубликованных в 1879 году- Между тем в таком даже учреждении, как Берлинская лаборатория по почвоведению, почвы большей частью прямо обрабатывались крепкой серной кислотою и даже плавиковой кислотою; понятно, что при этом переходили в раствор почвенные вещества, имеюцие разнообразное значение, и потому, несмотря на большое копичество исследований указанной лаборатории, анализами ее совсем нельзя пользоваться.
Поэтому мы остановимся на рассмотрении нескольких несложных химических анализов, чтобы видеть, какие заключения можно сделать о почвах на основании их. В 100 частях сухих почв содержится (в процентах) 1 2 3 4 5 Органических веществ 5,15 9,29 5,45 4,13 I 5 gg Химических соединений воды . . 2,70 2,84 6,85 2,14 / ' Углекислой извести 0,29 0,54 2,50 0,23 2,64 Цеолитных веществ 18,94 25,04 18,84 8,69 12,20 Глины 7,35 24,08 15,04 11,12 11,85 Песку 65,25 38,18 51,32 69,06 57,61 Окиси железа — — — — 6,66
Для того чтобы результаты такого анализа почв могли дать нам более правильные понятия о почвах, необходимо к ним делать примечания, какой перегной содержится в исследованных почвах—мягкий ИЛИ грубый. Предположим, что во всех исследованных почвах предыдущей таблицы находится мягкий, хорошо распределенный перегной. Тогда, принимая во внимание, что во всех этих почвах содержатся глина и органические вещества в количестве, достаточном для связывания других частиц, мы заключаем из этого, что все эти почвы могут принимать комковатое строение, и притом у почв второй и третьей строение это будет весьма прочно, так как цементирующие вещества находятся в значительном количестве. Прочности строения содействует у первых трех почв большое содержание цеолитных веществ, з следовательно, и достаточное содержание растворимых солей. Наши представления об этом не могут быть, однако, вполне определенны без механического анализа отмучиванием, потому что у нас нет сведений о крупности частиц этих почв. При мелкости частиц строение почв, несомненно, будет гораздо прочнее, чем при крупных частицах.
Из цифр предыдущей таблицы мы видим, кроме того, что первые три почвы отличаются от двух последних большим содержанием цеолитных веществ. Между первой почвою и двумя следующими за нею есть существенная разница в содержании песка и глины. Высокое содержание цеолитных веществ в первых трех почвах позволяет думать, что в них содержится достаточное количество питательных веществ для растений; значительное содержание песка в первой почве и малое содержание глины, по сравнению, например, с почвою второй, показывает, что при других одинаковых условиях первая почва будет более проницаема для воды и не может в такой сильной степени изменять свой объем при намокании и высыхании, как вторая почва.
Между третьей почвою и второй заметная разница есть, во-первых, в содержании глины; в третьей почве ее меньше, но взамен этого больше песку и достаточное количество углекислой извести. Это должно отражаться на связности обеих почв: третья почва не может быть такой связной и тяжелой при обработке, как вторая.
Последняя из приведенных в таблице почв отличается особенным характером: в ней содержится большое количество свободной ОКИСИ железа; так как железо находится в ней в виде окиси, то это большое количество его не может быть вредным для растений, а может оказывать влияние только на физические свойства почвы, увеличивая ее влагоемкость и замедляя высыхание.
Из представленных объяснений можно видеть, что такой простой анализ, какие показаны в предыдущей таблице, дает нам возможность судить о некоторых весьма важных особенностях почвы, и отличать одни почвы от других по их существенным признакам. Но, повторяем, представления о почве у нас будут, во всяком случае, односторонни без одновременного анализа отмучиванием.
С указанным только что способом исследования почв, при котором определяются главнейшие составные части почв или целые группы сходных между собою составных частей, сходен способ исследования почв, предложенный Кнопом.
Кноп определяет в почвах обыкновенными способами: 1) количество гигроскопической воды; 2) количество органических веществ; 3) потерю от прокаливания, которая равна сумме первых двух веществ и, кроме того, количеству находящейся в почве химически соединенной воды.
В минеральной части почв определяется: 4) количество хлористых солей; 5) сернокислых солей; 6) углекислых солей; 7) количество кремнезема и силикатов.
Из последних определяются отдельно: кварц, полуторные окислы (А1203, Fe2 03, Мп2 03) и простые окислы (RO и RaO). Кроме того, определяется отдельно сумма оснований легко растворимых (растворяющихся в слабой соляной кислоте); наконец, определяется поглотительная способность почв относительно аммиака. Чтобы видеть, насколько можно судить о почвах по результатам такого анализа, приведем здесь несколько примеров.
Этот способ принят для исследования всех саксонских почв с целью составления почвенной карты Саксонии, издающейся под главным руководством Кред- нера, и он в самом деле имеет значительные достоинства. Только против четвертой группы определяемых веществ можно сделать возражение, так как в ней не дается понятия о содержании в почве цеолитов, глины и песку и суждения о содержании их в почвах приходится получать косвенным путем, на основании тех рубрик, какие указаны в таблице. Чтобы видеть, как прилагает сам Кноп свой способ к определению достоинства разных почв, приведем его заключения об указанных в таблице почвах; почвы эти потому выбраны Кнопом для сравнения, что они состоят из одной только мелкой земли, так что результаты механического анализа могут быть и несравниваемы для определения достоинства их.
«1 группа веществ. Вода и перегной» «Общая потеря от прокаливания у почвы очень низкого достоинства, № 1, очень маЛа и, напротив, значительна в хорошей суглинистой и очень хорошей лёс[с]овой почве; очень велика у обеих плодороднейших земель—русского чернозема и нильского ила. Она, по весьма понятным, однако, причинам, очень мала у точно так же весьма плодородной почвы из Лаго Фучино. Причины эти— недостаток перегноя и то, что почва наполовину состоит из углекислых извести и магнезии, которые не содержат химически соединенной воды и мало гигроскопичны».
«Нильский ил и почва из Лаго Фучино показывают, что при почти полном недостатке перегноя почвы могут быть очень плодородными и что перегной, где он находится, не есть, следовательно, причина плодородия земли». К этому следует прибавить, однако, что накопление перегноя в почвах, не страдающих избытком влажности, благоприятно для их плодородия как вследствие улучшения физических свойств почв, так и вследствие усиления в них разложения минеральных веществ, и потому при одинаковом минеральном составе перегнойные почвы обыкновенно лучше почв, не содержащих перегноя, что давно уже замечено практическими хозяевами и признается всеми учеными.
2 группа. Сернокислые соединения
В почвах, указанных в таблице Кнопа, содержится мало сернокислых соединений, и это следует считать обстоятельством благоприятным для их плодородия. Большое содержание в почвах сернокислых (а также и хлористых) солей делает почву бесплодною, потому что водные растворы в почве становятся тогда очень густы и почва получает характер солончака: она делается очень плотной, труднее проницаемой для воды и неспособной к обработке.
3 группа. Углекислые соли
«Во всех плодородных почвах, как и здесь (в почвах, указанных в таблице), углекислая магнезия составляет очень малое процентное количество всех вообще углекислых солей, когда они находятся в почве в большом количестве, так что углекислая известь значительно преобладает. В плохой почве «№ 1 отношение извести к магнезии другое; но здесь и сумма обеих углекислых солей незначительна. Все другие почвы, кроме суглинка, могут быть уже названы известковыми. Весьма важно высокое содержание извести в почве № б, потому что этим доказывается, что при удобрении почвы известью нельзя переизвестко- вывать почву. Почва из Лаго Фучино наполовину состоит из углекислой извести, и все-таки это почва очень плодородная».
Нужно заметить к этому, что плодородие почв при большом содержании в них извести возможно только тогда, когда почва содержит достаточное количество силикатов и в особенности силикатов растворимых. В земле из Лаго Фучино столько же основных окислов в силикатах, как у чернозема или лёсса, показанного в таблице Кнопа, и столько же легко растворимых оснований. Почва эта тем отличается по составу минеральной части от лёсса или чернозема, что часть кварца и глины, находящихся в последних, заменена в ней углекислой известью, и понятно, что от этого плодородие ее не меньше. Но в большинстве случаев почвы, богатые известью, содержат мало цеолитов и потому не отличаются особенным плодородием.
4 группа. Кварцевый песок и силикаты полуторных окислов и одноокислов
«Почва № 1 уже очень близка к границе бесплодия по преобладанию кварцевого песка. Если принять, что те и другие окислы химически связаны с количеством кремнезема, равным их сумме, то для кварцевого песка остается92%... При таком свойстве почва, однако, уже способна к обработке».
<<Лёсс и суглинок содержат весьма благоприятную смесь глины (силиката полуторных окислов: глинозема и окиси железа) и кварцевого песку и вследствие этого рыхлы, проницаемы и вместе с тем достаточно связны. Точно то же относится и к русскому чернозему, но только он содержит еще около 7% перегноя, который возвышает рыхлость земли при высоком содержании глины и потому при достаточной связности проницаем», обладая, кроме того, вследствие высокого содержания перегноя, в достаточной степени всеми его физическими свойствами. Две остальные почвы, помимо разницы в содержании перегноя, подобны чернозему.
Легко растворимые основные окислы силикатов дают указания на степень выветривания находящихся в почве силикатов. <<Это можно видеть, если выразить количество легко растворимых оснований в процентах суммы всех находящихся полуторных окислов и одноокислов, а именно: Земля № 1 2 3 4 5 6 Процентов 41,8 48,1 49,0 60,1 33,2 45,3
«Из всех этих почв силикаты всего лучше выветрились в русском черноземе, всего менее в нильском иле, что вполне и понятно, если вспомнить, что верхние слои суть еще молодые отложения минерального ила, оставляемого ежегодно Нилом. Он близок по своим качествам к лёс[с]у. Более сильное разложение в русском черноземе явно обусловлено кислотами, которые происходят от окисления находящегося в нем в столь обильных количествах перегноя».
Определение поглощения почвами аммиака указывает на сравнительное количество цеолитов в почве и потому представляет важное средство для сравнения различных почв, если с ним вместе исследуется состав почв.
Этот краткий обзор показывает нам, согласно сказанному выше, что способ Кнопа характеризует многие существенные свойства почв; но вместе с тем недостаток определения количества глины не дает указания на связность почв и способность их удерживать определенное строение. Между тем определение этого свойства до такой степени существенно важно, что отсутствие его составляет очень важный недостаток способа.
|
|
|
|
К содержанию книги: П. А. Костычев - Курс лекций по почвоведению
|
Последние добавления:
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков