Гранулометри́ческий соста́в по́чвы (механический состав почвы), содержание в почве элементарных почвенных частиц разного размера независимо от их минералогического и химического состава по отношению к массе абсолютно сухой почвы, выраженное в долях или процентах.

Элементарные почвенные частицы

Под элементарными почвенными частицами (ЭПЧ) понимают обломки горных пород и минералов, а также аморфные соединения, все элементы которых находятся в химической взаимосвязи и не поддаются разрушению общепринятыми методами дезагрегирования и пептизации, применяемыми при подготовке почв к гранулометрическому анализу.

ЭПЧ могут быть представлены минеральными, органическими и органоминеральными частицами. Минеральные ЭПЧ образуются в процессе выветривания исходных горных пород, а также могут являться продуктами процессов почвообразования. Их размер определяется устойчивостью минералов и горных пород к выветриванию. Органические ЭПЧ образуются в процессе жизнедеятельности живых организмов и при разложении остатков отмерших организмов. Взаимодействие органических и минеральных веществ приводит к образованию органоминеральных ЭПЧ.

ЭПЧ очень разнообразны по форме – от сферических до игольчатых и тонкопластинчатых. Для характеристики размеров ЭПЧ различной формы используется понятие «эффективный диаметр», под которым понимается диаметр гипотетической сферы, обладающей определёнными свойствами ЭПЧ. Набор этих свойств зависит от метода гранулометрического анализа. Так, например, для методов седиментации размер элементарной почвенной частицы описывается эффективным диаметром сферы, обладающей такой же плотностью и скоростью падения в вязкой жидкости, а для лазерной дифрактометрии – таким же объёмом.

ЭПЧ объединяют в отдельные фракции по диапазонам их размеров. В российской школе почвоведения приняты диапазоны гранулометрических фракций и классификация почв по гранулометрическому составу, разработанные Н. А. Качинским (таблица 1). Гранулометрический состав почв образуют ЭПЧ размером меньше 3 мм, а ЭПЧ более 3 мм относят к каменистой части почв. Частицы размером 0,01–3 мм объединены под названием «физический песок», а частицы < 0,01 мм – «физическая глина». Каменистая часть и гравий составляют скелет почвы, фракции размером менее 1 мм – мелкозём.

Классификация почв по гранулометрическому составу

На основании совокупности физико-механических, агротехнических, мелиоративных свойств и соответствующего содержания физической глины, определённого седиментационным методом, выделяют песчаные, супесчаные, суглинистые и глинистые почвы и дают краткое название почвы по гранулометрическому составу (таблица 2). Согласно классификации Н. А. Качинского учитывается тип почвообразования – подзолистый или степной, обусловленный влиянием минералогического состава почв, отдельно выделяются солонцы и сильносолонцеватые почвы, в которых наличие поглощённого иона Na влияет на физико-механические свойства почв. По содержанию физической глины даётся краткое название почвы по гранулометрическому составу (таблица 2).

Полное название почвы по гранулометрическому составу состоит из краткого названия, дополненного названием двух преобладающих фракций. Например, суглинок тяжёлый, иловато-крупнопылеватый. Это означает, что по содержанию физической глины почва тяжёлосуглинистая, преобладающей фракцией является крупная пыль, на втором месте по содержанию – ил.

Отдельно оценивается каменистость почвы (таблица 3).

Во многих странах название почвы по гранулометрическому составу (или текстурный класс почвы) определяют по соотношению трёх фракций: clay – глина, silt – пыль, sand – песок. При этом используется треугольная диаграмма (рис. 1), которая представляет собой равносторонний треугольник. По левой стороне треугольника откладывают содержание фракции «глина», по правой – фракции «пыль», а по основанию треугольника – содержание фракции «песок». Точка пересечения трёх прямых, параллельных сторонам треугольника и исходящих из точек на осях, соответствующих содержанию фракций, указывает на текстурный класс почвы. В разных странах размерные диапазоны фракций глины, пыли и песка имеют различия. Наиболее широкое распространение получила классификация Министерства сельского хозяйства США (с размерами фракций: <0,002 мм – глина, 0,002–0,05 мм – пыль и 0,05–2 мм – песок), основанная на исследованиях пластичности грунтов А. Аттерберга.

Треугольник для определения названия почвы по гранулометрическому составу.Треугольник для определения названия почвы по гранулометрическому составу.Гранулометрический состав почв представляют в виде дифференциального или интегрального (кумулятивного) распределения ЭПЧ по размерам, графически – в виде столбчатых диаграмм или кривых, где на оси абсцисс откладывают диаметр ЭПЧ в логарифмическом масштабе, а на оси ординат – относительное содержание частиц в долях или процентах от массы абсолютно сухой почвы или объёма её твёрдой фазы.

Примеры интегральной и дифференциальной кривых гранулометрического состава приведены на рис. 2. Дифференциальное распределение представляет относительное содержание ЭПЧ в различных фракциях и позволяет выделить доминирующие фракции. Интегральное распределение отображает суммарное относительное содержание ЭПЧ меньше определённого диаметра. Плавность, постепенный рост кумулятивной кривой указывает на равномерность распределения фракций, и наоборот, её ступенчатый характер определяет диапазоны преобладающих фракций. Детализация распределений зависит от принятых размеров фракций и методов определения гранулометрического состава. Современные приборы позволяют разделить весь диапазон размеров ЭПЧ на фракции настолько дробно, что распределения имеют вид плавных кривых.

Дифференциальная (a, d) и интегральная (b, c) кривые гранулометрического состава почв на современных приборах.Дифференциальная (a, d) и интегральная (b, c) кривые гранулометрического состава почв на современных приборах.Использование данных по гранулометрическому составу почв

Гранулометрический состав является одной из важнейших характеристик почвы. Он определяет многие физические (порозность, водопроницаемость, влажность, водоудерживающая способность, воздушный и тепловой режимы почв), физико-химические (эффективная удельная поверхность почв), физико-механические (пластичность, липкость, твёрдость) и связанные с ними мелиоративные и агрономические свойства почв. Данные о гранулометрическом составе почвы используются для решения многих задач:

1. Гранулометрический состав учитывается в почвенных классификациях при выделении разновидностей почв. Разделение почв на разновидности проводится по гранулометрическому составу почвенного профиля до почвообразующей породы (может быть учтено не более трёх слоёв, различающихся по гранулометрическому составу).

2. С учётом гранулометрического состава почв ведётся расчёт оптимума запаса питательных веществ, предельно допустимой концентрации и ориентировочно допустимой концентрации загрязняющих веществ. Многие почвенные свойства оцениваются с учётом гранулометрического состава: плотность, пористость, впитывание, фильтрация и др.

3. В качестве одного из основных предикторов гранулометрический состав входит в педотрансферные функции для расчёта и прогноза переноса влаги, веществ и тепла в почвах.

4. Гранулометрический состав учитывается при решении множества вопросов эволюции и функционирования почв, создания искусственных почв и почвоподобных тел.