Рассматривая строение почв, нужно иметь в виду, что термин «сложение» не всеми употребляется однозначно, и поэтому требует особого определения, как и другие термины и понятия, используемые в морфологии почв. Необходимо различать следующие основные понятия:
Строение почвы (soil construction, soil constitution) — специфическое для каждого почвенного типа сочетание генетических горизонтов и внегоризонтных образований, составляющее в целом почвенный профиль.
Сложение почвы (soil fabric) — физическое состояние почвенного материала, обусловленное взаимным расположением и соотношением в пространстве твердых частиц и связанных с ними пор (геометрия пространства, занятого почвенным материалом).
Структура почвы (soil structure) — взаимное расположение в почвенном теле структурных отдельностей (агрегатов, педов) определенной формы и размеров.
Структурность почвы (soil structureness, soil pedali-ty) — способность почвы распадаться в естественном состоянии при механическом воздействии (выкапывании или вспашке) на агрегаты (структурные отдельности, педы) определенного размера и формы.
Состав почвы (soil composition) — соотношение (весовое, объемное) компонентов почвенного материала, обычно выражаемое в процентах его общей массы или в долях единицы. Различаются фазовый, агрегатный (структурный), микроагрегатный, гранулометрический (механический, текстура), минералогический и химический составы почвы.
Самой существенной особенностью почвенного тела является то, что это четырехфазная система. Все фазы в разной степени представлены во всех почвах, и почва как природное тело существует только в единстве своих четырех фаз. Эти фазы следующие: твердая, жидкая, газовая и живое вещество организмов, населяющих почву. На рис. 22 представлены примеры соотношений фаз в различных почвах; рис. 23 дает представление о реальном распределении фаз в почвенном теле. Твердая фаза почвы — это ее основа, каркас, матрица, формирующаяся в процессе почвообразования из материнской горной породы, и в значительной степени унаследовавшая состав и свойства последней. Степень близости между составом, строением и свойствами почвы и материнской породы зависит от типа, интенсивности и возраста почвообразования, а также от свойств самой исходной породы. Это полидисперсная многокомпонентная система, формирующая каркас почвенного тела Она состоит из остаточных минералов горной породы и вторичных продуктов почвообразования-— растительных остатков, продуктов их частичного разложения, гумуса, вторичных глинных минералов, простых солей и окислов элементов, освобожденных при выветривании на месте или принесенных со стороны агентами геохимической миграции, различных новообразований. Твердая фаза почвы характеризуется гранулометрическим (механическим), минералогическим и химическим составом, с одной стороны, и сложением и структурой твердого каркаса почвы — с другой.Мы не будем рассматривать минералогический и химический состав почв, поскольку эти вопросы подробно изложены в любом современном учебнике почвоведения, а вот сложение твердой фазы почвы непосредственно составляет предмет морфологии почв и заслуживает детального рассмотрения здесь. Жидкая фаза почвы — это почвенный раствор, исключительно динамичная по объему и составу часть поч-1 /В вы. Содержание и свойства почвенного раствора зависят от водно-физических свойств почвы и от ее состояния в данный момент в соответствии с условиями грунтового и атмосферного увлажнения при данном состоянии погоды. В районах с низкими зимними температурами в холодный сезон жидкая фаза почвы переходит в твердое состояние (замерзает) и принимает существенное участие в динамических явлениях почвообразования: расширение и сжатие почвенной массы, криотурбации, оструктуривание, необратимая коагуляция коллоидов. Жидкая фаза — это кровь почвенного тела, служащая главным фактором дифференциации почвенного профиля, так как перемещение тех или иных веществ в почве происходит главным образом в суспендированном либо растворенном состоянии (коллоидные и истинные растворы) путем вертикального и латерального передвижения воды. Формы воды и их соотношение в почве зависят от ее гранулометрического и минералогического состава, от структурности, определяющей размер и конфигурацию почвенной порозности, и, конечно, от степени ее влажности в данный момент. В любой почве, даже самой «сухой», всегда присутствует какое-то количество воды, если только ее не удалить искусственно сильным нагреванием.
А. А. Роде выделяет следующие формы почвенной влаги:
Кристаллизационная (конституционная) влага — те молекулы воды, которые входят в состав минеральных, органоминеральных и органических компонентов почвы, составляя неотъемлемую часть их кристаллических решеток или макромолекул.
Твердая влага — лед, появляющийся и исчезающий в почве при изменениях температуры.
Парообразная влага — пары воды в почвенном воздухе, содержание которых резко меняется с температурой.
Прочнсвязанная влага — слой воды толщиной в 2 — 3 молекулы, формирующийся на поверхности почвенных частиц под влиянием адсорбционных сил.
Рыхласвязанная влага — слой воды вокруг почвенных частиц толщиной в несколько десятков молекул, образующийся за счет гидратации ионов и дипольных моментов прочносвязанной воды.
Свободная влага — вода, не связанная сорбционными силами с почвенными частицами и существующая в различных формах: а) подвешенная — стыковая капиллярноподвешенная в виде разобщенных скоплений на стыках почвенных частиц, внутриагрегатная капиллярно-подвешенная в пронизывающих агрегаты капиллярах, насыщенная капиллярно-подвешенная в тонких порах почвы и сорбционно-замкнутая в виде микроскоплений в некапиллярных порах, изолированных перемычками связанной воды; б) подпертая гравитационная — подперто-подвешенная капиллярная вода в мелкопористых слоях почвы, подстилаемых более крупнопористыми слоями, и подпертая капиллярная вода в капиллярах, подпираемых водоносным горизонтом; в) свободная гравитационная — просачивающаяся в виде нисходящего тока под влиянием силы тяжести и вода водоносного горизонта, удерживаемая водоупором.
Мы не будем рассматривать почвенно-гидрологические константы, водно-физические свойства и водные режимы почв, отсылая читателя к соответствующим руководствам по почвоведению, так как это не входит в задачу данной книги, как и вопросы состава и свойств почвенного раствора. Для настоящего изложения важно знать лишь те формы, в которых существует жидкая фаза почв, что существенно для последующего изложения морфологии почв.
Газовая фаза почвы — это воздух, заполняющий свободные от воды поры почвы. Почвенный воздух существенно отличается от атмосферного по составу прежде всего за счет большего содержания углекислого газа и меньшего содержания кислорода. Состав почвенного воздуха очень динамичен и меняется не только в течение года, но и в течение суток в зависимости от температуры воздуха и почвы. С глубиной в почве обычно уменьшается содержание кислорода и увеличивается содержание углекислого газа в почвенном воздухе. В сухой почве воздуха больше, во влажной — меньше, поскольку в общем объеме почвенной порозности вода и воздух взаимно замещают друг друга в зависимости от состояния почвы в тот или иной момент. Воздухоемкость почвы зависит от общего объема почвенной порозности, а воздухопроницаемость — от конфигурации пор: чем больше в почве не изолированных друг от друга крупных пор аэрации, тем выше ее воздухопроницаемость и лучше газообмен в ней.
Живая фаза почвы — это живое вещество населяющих почву организмов, непосредственно участвующих в процессе почвообразования. К ним относятся многочисленные микроорганизмы (бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли), представители почвенной микро- и мезофауны (простейшие, насекомые, черви) и, наконец, наибольшая по объему живая часть почвы — корневые системы растений. Некоторые исследователи (например, Роде, 1971) полагают, что корневые системы растений не должны включаться в состав живой фазы почвы. Однако с этим трудно согласиться, имея в виду их роль в строении, сложении и составе почвы и в почвообразовании в целом. В некоторых случаях корневые системы составляют более половины почвенного объема, например в дерновом горизонте. Они являются непосредственным источником почвенного гумуса после отмирания, участвуют в обменных реакциях с почвенным раствором и твердой фазой, выделяют в окружающую почвенную среду различные вещества и поглощают другие, изменяют окислительно-восстановительный потенциал и рН в окружающей среде, постоянно участвуют в водо- и воздухообмене почвы. С мнением А. А. Роде в этом вопросе трудно согласиться еще и потому, что практически в почве чаще всего невозможно разделить живые и мертвые корни, особенно мельчайшие корни и корневые волоски, а отмершие растительные остатки — это несомненная составная часть почв, правда, уже входящая в состав ее твердой фазы. Принципиальной разницы между живым веществом корневой системы растения и, скажем, дождевого червя или почвенного гриба нет, а роль первой в почвообразовании может быть значительно большая. То, что корневые системы — это часть живых организмов, а не целые организмы, не имеет существенного значения.
Итак, четыре фазы составляют почвенную массу. С точки зрения морфологии почв наибольший интерес из них представляет твердая фаза, образующая каркас почвенного тела, его специфическое сложение. В сложении почвенной массы можно различать макросложение, т. е. почвенный профиль и его горизонты, ме-зосложение, или почвенную структуру и новообразования и, наконец, микросложение.
Гранулометрический состав почв
Почва — исключительно сложная полидисперсная система, состоящая из частиц разнообразного размеpa — от нескольких ангстремов до десятков сантиметров в диаметре, причем это почти непрерывный ряд распределения частиц по степени крупности. Весовое соотношение в составе почвы частиц разной крупности, в пределах непрерывного ряда определенных условных групп крупности называется гранулометрическим составом почвы (soil texture, текстура, гранулометрический состав). При этом имеется в виду соотношение частиц или механических элементов, представленных минеральными зернами и органическими и органо-минеральными гранулами, свободно суспендируемыми в воде после разрушения клеющих материалов. Целостность и существование механических элементов определяется молекулярными силами взаимодействия. Гранулометрический состав — важнейшая характеристика почвы. От него зависят практически все свойства почвы и плодородие. Естественно, и морфология почвы определяется ее гранулометрическим составом. Поэтому изучение гранулометрического состава в поле или в лаборатории всегда является первым необходимым этапом исследования почвы как природного тела. Механические элементы или первичные почвенные частицы могут иметь и имеют в действительности любую возможную геометрическую форму: шар. куб, параллелепипед, призма, пирамида, правильный или неправильный многогранник, плоскопараллельная пластинка, форма частиц в пределах данной почвенной массы может быть однородной или весьма неоднородной в зависимости от характера исходной почвообразующей породы, ее генезиса и минералогического состава. Могут преобладать округлые частицы (в аллювиальных песках, например) или плоские пластинки (в слоистых тяжелых глинах); возможны и все переходные группы форм частиц. Поверхность частиц может быть гладкой или весьма неровной, корродированной в зависимости от генезиса и стадии выветривания материала. Вопрос о форме механических элементов почвы служит предметом специального изучения в микроморфологии и минералогии почв. Наиболее подробно он рассмотрен в монографии Брюэра и более поздних работах по микроморфологии. При изучении же гранулометрического состава почв форма частиц не принимается во внимание для частиц менее 2 см в диаметре. Рассматривается эффективный или эквивалентный диаметр частиц, условно принимаемых за шарообразные. Для фракций крупнее 2 см такая условность становится неприемлемой, и соответственно их рассмотрение включает и анализ формы (камни — галька, булыжник, валуны; щебень— гравий). В соответствии со своим средним (эффективным, эквивалентным) диаметром механические элементы почвы условно (но в примерном соответствии со свойствами тех или иных фракций) делятся на непрерывный ряд класгов по степени крупности, причем различно в разных научных школах. В Советском Союзе в почвоведении общепринятой является классификация Н. А. Качинского, развивающая системы А. Н. Сабанина и В. Р. Вильямса, а в грунтоведении и инженерной геологии — классификация В. В. Охотина. Соответственно двум системам классификации механических элементов в мировом почвоведении существуют и две системы классификации почв по их гранулометрическому составу.
В России общим признанием пользуется система, разработанная Н. А. Качннским. Особенность ее — различный подход к классификации почв разных типов, что отражает разный состав и разные свойства механических элементов различных типов почв. Принцип этой системы очень прост: за основу взято соотношение в почве физического песка и физической глины, т. е. частиц крупнее и мельче 0,01 мм. В зарубежном почвоведении принята иная система классификации почв по гранулометрическому составу, разработанная почвоведами США и сейчас широко используемая в разных странах. В этой системе классы почв по гранулометрическому составу выделяются на основе соотношения трех фракций — песка (2,0—0,06 мм), пыли (0,06—0,002 мм) и глины (<0,002 мм). Соотношение фракций определяется по треугольной диаграмме. Дополнительно в пределах классов песка, суглинистого песка и песчаного суглинка выделяются подклассы по содержанию фракций грубого, тонкого и очень тонкого песка: Приведенные системы классификации почв по гранулометрическому составу могут быть сопоставлены между собой лишь в самых общих чертах: глины, суглинки и пески соответственно выделяются в обеих системах. Однако в деталях классификации столь различаются, что прямое сопоставление их невозможно, поскольку русская система строится на двух компонентах (учитывается одна фракция, вторая — по разности), а американская — на трех (учитываются две фракции, третья — по разности); кроме того, но и размеры частиц во всех фракциях приняты разные. Для морфологического исследования почвы важна не только характеристика гранулометрического состава почвы в целом (песчаная почва, глинистая и т. п.). но очень важны и изменения гранулометрического состава как по горизонтам в пределах почвенного профиля, так и в пределах генетических горизонтов. Каждый тип почвы характеризуется своим специфическим профилем гранулометрического состава, особенно четко выявляемым вертикальной кривой распределения илистой фракции (частицы <0,001 мм) или физической глины (частицы <0,01 мм). Однако необходимо подходить к генетической интерпретации распределения гранулометрического состава по почвенному профилю с большой осторожностью, имея в виду возможную исходную неоднородность и стратификацию почвообразующей породы. Анализ распределения крупных фракций необходим и для уверенной интерпретации. Изучение гранулометрического состава почв как в полевых условиях простейшими приемами, так и в лабораторных условиях с помощью чувствительных приборов связано с определенной ошибкой, зависящей от метода подготовки почвенного образца к анализу. Дело в том, что первичные механические элементы в почве практически не существуют в свободном состоянии, за исключением редких случаев, а в большинстве объединяются в микро- и макроагрегаты различной формы и размера, цементированные в разной степени различными цементами, такими, как гуматы щелочей и щелочных земель, железа н алюминия, свободные гидроокислы железа и алюминия, кремнезем, карбонат кальция. В некоторых случаях агрегаты бывают столь прочными, что не поддаются разрушению при обычных способах подготовки (длительное растирание, кипячение, насыщение аммонием, добавка пирофосфата натрия, обработка перекисью водорода). Примером таких очень устойчивых агрегатов может служить «псевдопесок» некоторых тропических почв, представляющий микроагрегаты глинистых минералов н кварца, прочно сцементированные дегидратированными окислами железа. Почва, имеющая «псевдопесчаный» гранулометрический состав, обладает водно-физическими свойствами, сходными со свойствами настоящих песчаных почв (малая водоудерживающая способность, высокая водопроницаемость и т. д.). Определение гранулометрического состава таких почв в поле и в лаборатории, сопоставление результатов с водно-физическими свойствами приводят к немалым недоразумениям. В любом случае результаты анализа гранулометрического состава почвы в значительной степени определяются используемым методом анализа и особенно методом подготовки (диспергирования и получения устойчивой суспензии). Это требует обязательной ссылки на метод анализа при интерпретации результатов и особенно при их сопоставлении с данными других исследователей.
Строение почвы (soil construction, soil constitution) — специфическое для каждого почвенного типа сочетание генетических горизонтов и внегоризонтных образований, составляющее в целом почвенный профиль.
Сложение почвы (soil fabric) — физическое состояние почвенного материала, обусловленное взаимным расположением и соотношением в пространстве твердых частиц и связанных с ними пор (геометрия пространства, занятого почвенным материалом).
Структура почвы (soil structure) — взаимное расположение в почвенном теле структурных отдельностей (агрегатов, педов) определенной формы и размеров.
Структурность почвы (soil structureness, soil pedali-ty) — способность почвы распадаться в естественном состоянии при механическом воздействии (выкапывании или вспашке) на агрегаты (структурные отдельности, педы) определенного размера и формы.
Состав почвы (soil composition) — соотношение (весовое, объемное) компонентов почвенного материала, обычно выражаемое в процентах его общей массы или в долях единицы. Различаются фазовый, агрегатный (структурный), микроагрегатный, гранулометрический (механический, текстура), минералогический и химический составы почвы.
Состав почвенной массы
Самой существенной особенностью почвенного тела является то, что это четырехфазная система. Все фазы в разной степени представлены во всех почвах, и почва как природное тело существует только в единстве своих четырех фаз. Эти фазы следующие: твердая, жидкая, газовая и живое вещество организмов, населяющих почву. На рис. 22 представлены примеры соотношений фаз в различных почвах; рис. 23 дает представление о реальном распределении фаз в почвенном теле. Твердая фаза почвы — это ее основа, каркас, матрица, формирующаяся в процессе почвообразования из материнской горной породы, и в значительной степени унаследовавшая состав и свойства последней. Степень близости между составом, строением и свойствами почвы и материнской породы зависит от типа, интенсивности и возраста почвообразования, а также от свойств самой исходной породы. Это полидисперсная многокомпонентная система, формирующая каркас почвенного тела Она состоит из остаточных минералов горной породы и вторичных продуктов почвообразования-— растительных остатков, продуктов их частичного разложения, гумуса, вторичных глинных минералов, простых солей и окислов элементов, освобожденных при выветривании на месте или принесенных со стороны агентами геохимической миграции, различных новообразований. Твердая фаза почвы характеризуется гранулометрическим (механическим), минералогическим и химическим составом, с одной стороны, и сложением и структурой твердого каркаса почвы — с другой.Мы не будем рассматривать минералогический и химический состав почв, поскольку эти вопросы подробно изложены в любом современном учебнике почвоведения, а вот сложение твердой фазы почвы непосредственно составляет предмет морфологии почв и заслуживает детального рассмотрения здесь. Жидкая фаза почвы — это почвенный раствор, исключительно динамичная по объему и составу часть поч-1 /В вы. Содержание и свойства почвенного раствора зависят от водно-физических свойств почвы и от ее состояния в данный момент в соответствии с условиями грунтового и атмосферного увлажнения при данном состоянии погоды. В районах с низкими зимними температурами в холодный сезон жидкая фаза почвы переходит в твердое состояние (замерзает) и принимает существенное участие в динамических явлениях почвообразования: расширение и сжатие почвенной массы, криотурбации, оструктуривание, необратимая коагуляция коллоидов. Жидкая фаза — это кровь почвенного тела, служащая главным фактором дифференциации почвенного профиля, так как перемещение тех или иных веществ в почве происходит главным образом в суспендированном либо растворенном состоянии (коллоидные и истинные растворы) путем вертикального и латерального передвижения воды. Формы воды и их соотношение в почве зависят от ее гранулометрического и минералогического состава, от структурности, определяющей размер и конфигурацию почвенной порозности, и, конечно, от степени ее влажности в данный момент. В любой почве, даже самой «сухой», всегда присутствует какое-то количество воды, если только ее не удалить искусственно сильным нагреванием.
А. А. Роде выделяет следующие формы почвенной влаги:
Кристаллизационная (конституционная) влага — те молекулы воды, которые входят в состав минеральных, органоминеральных и органических компонентов почвы, составляя неотъемлемую часть их кристаллических решеток или макромолекул.
Твердая влага — лед, появляющийся и исчезающий в почве при изменениях температуры.
Парообразная влага — пары воды в почвенном воздухе, содержание которых резко меняется с температурой.
Прочнсвязанная влага — слой воды толщиной в 2 — 3 молекулы, формирующийся на поверхности почвенных частиц под влиянием адсорбционных сил.
Рыхласвязанная влага — слой воды вокруг почвенных частиц толщиной в несколько десятков молекул, образующийся за счет гидратации ионов и дипольных моментов прочносвязанной воды.
Свободная влага — вода, не связанная сорбционными силами с почвенными частицами и существующая в различных формах: а) подвешенная — стыковая капиллярноподвешенная в виде разобщенных скоплений на стыках почвенных частиц, внутриагрегатная капиллярно-подвешенная в пронизывающих агрегаты капиллярах, насыщенная капиллярно-подвешенная в тонких порах почвы и сорбционно-замкнутая в виде микроскоплений в некапиллярных порах, изолированных перемычками связанной воды; б) подпертая гравитационная — подперто-подвешенная капиллярная вода в мелкопористых слоях почвы, подстилаемых более крупнопористыми слоями, и подпертая капиллярная вода в капиллярах, подпираемых водоносным горизонтом; в) свободная гравитационная — просачивающаяся в виде нисходящего тока под влиянием силы тяжести и вода водоносного горизонта, удерживаемая водоупором.
Мы не будем рассматривать почвенно-гидрологические константы, водно-физические свойства и водные режимы почв, отсылая читателя к соответствующим руководствам по почвоведению, так как это не входит в задачу данной книги, как и вопросы состава и свойств почвенного раствора. Для настоящего изложения важно знать лишь те формы, в которых существует жидкая фаза почв, что существенно для последующего изложения морфологии почв.
Газовая фаза почвы — это воздух, заполняющий свободные от воды поры почвы. Почвенный воздух существенно отличается от атмосферного по составу прежде всего за счет большего содержания углекислого газа и меньшего содержания кислорода. Состав почвенного воздуха очень динамичен и меняется не только в течение года, но и в течение суток в зависимости от температуры воздуха и почвы. С глубиной в почве обычно уменьшается содержание кислорода и увеличивается содержание углекислого газа в почвенном воздухе. В сухой почве воздуха больше, во влажной — меньше, поскольку в общем объеме почвенной порозности вода и воздух взаимно замещают друг друга в зависимости от состояния почвы в тот или иной момент. Воздухоемкость почвы зависит от общего объема почвенной порозности, а воздухопроницаемость — от конфигурации пор: чем больше в почве не изолированных друг от друга крупных пор аэрации, тем выше ее воздухопроницаемость и лучше газообмен в ней.
Живая фаза почвы — это живое вещество населяющих почву организмов, непосредственно участвующих в процессе почвообразования. К ним относятся многочисленные микроорганизмы (бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли), представители почвенной микро- и мезофауны (простейшие, насекомые, черви) и, наконец, наибольшая по объему живая часть почвы — корневые системы растений. Некоторые исследователи (например, Роде, 1971) полагают, что корневые системы растений не должны включаться в состав живой фазы почвы. Однако с этим трудно согласиться, имея в виду их роль в строении, сложении и составе почвы и в почвообразовании в целом. В некоторых случаях корневые системы составляют более половины почвенного объема, например в дерновом горизонте. Они являются непосредственным источником почвенного гумуса после отмирания, участвуют в обменных реакциях с почвенным раствором и твердой фазой, выделяют в окружающую почвенную среду различные вещества и поглощают другие, изменяют окислительно-восстановительный потенциал и рН в окружающей среде, постоянно участвуют в водо- и воздухообмене почвы. С мнением А. А. Роде в этом вопросе трудно согласиться еще и потому, что практически в почве чаще всего невозможно разделить живые и мертвые корни, особенно мельчайшие корни и корневые волоски, а отмершие растительные остатки — это несомненная составная часть почв, правда, уже входящая в состав ее твердой фазы. Принципиальной разницы между живым веществом корневой системы растения и, скажем, дождевого червя или почвенного гриба нет, а роль первой в почвообразовании может быть значительно большая. То, что корневые системы — это часть живых организмов, а не целые организмы, не имеет существенного значения.
Итак, четыре фазы составляют почвенную массу. С точки зрения морфологии почв наибольший интерес из них представляет твердая фаза, образующая каркас почвенного тела, его специфическое сложение. В сложении почвенной массы можно различать макросложение, т. е. почвенный профиль и его горизонты, ме-зосложение, или почвенную структуру и новообразования и, наконец, микросложение.
Гранулометрический состав почв
Почва — исключительно сложная полидисперсная система, состоящая из частиц разнообразного размеpa — от нескольких ангстремов до десятков сантиметров в диаметре, причем это почти непрерывный ряд распределения частиц по степени крупности. Весовое соотношение в составе почвы частиц разной крупности, в пределах непрерывного ряда определенных условных групп крупности называется гранулометрическим составом почвы (soil texture, текстура, гранулометрический состав). При этом имеется в виду соотношение частиц или механических элементов, представленных минеральными зернами и органическими и органо-минеральными гранулами, свободно суспендируемыми в воде после разрушения клеющих материалов. Целостность и существование механических элементов определяется молекулярными силами взаимодействия. Гранулометрический состав — важнейшая характеристика почвы. От него зависят практически все свойства почвы и плодородие. Естественно, и морфология почвы определяется ее гранулометрическим составом. Поэтому изучение гранулометрического состава в поле или в лаборатории всегда является первым необходимым этапом исследования почвы как природного тела. Механические элементы или первичные почвенные частицы могут иметь и имеют в действительности любую возможную геометрическую форму: шар. куб, параллелепипед, призма, пирамида, правильный или неправильный многогранник, плоскопараллельная пластинка, форма частиц в пределах данной почвенной массы может быть однородной или весьма неоднородной в зависимости от характера исходной почвообразующей породы, ее генезиса и минералогического состава. Могут преобладать округлые частицы (в аллювиальных песках, например) или плоские пластинки (в слоистых тяжелых глинах); возможны и все переходные группы форм частиц. Поверхность частиц может быть гладкой или весьма неровной, корродированной в зависимости от генезиса и стадии выветривания материала. Вопрос о форме механических элементов почвы служит предметом специального изучения в микроморфологии и минералогии почв. Наиболее подробно он рассмотрен в монографии Брюэра и более поздних работах по микроморфологии. При изучении же гранулометрического состава почв форма частиц не принимается во внимание для частиц менее 2 см в диаметре. Рассматривается эффективный или эквивалентный диаметр частиц, условно принимаемых за шарообразные. Для фракций крупнее 2 см такая условность становится неприемлемой, и соответственно их рассмотрение включает и анализ формы (камни — галька, булыжник, валуны; щебень— гравий). В соответствии со своим средним (эффективным, эквивалентным) диаметром механические элементы почвы условно (но в примерном соответствии со свойствами тех или иных фракций) делятся на непрерывный ряд класгов по степени крупности, причем различно в разных научных школах. В Советском Союзе в почвоведении общепринятой является классификация Н. А. Качинского, развивающая системы А. Н. Сабанина и В. Р. Вильямса, а в грунтоведении и инженерной геологии — классификация В. В. Охотина. Соответственно двум системам классификации механических элементов в мировом почвоведении существуют и две системы классификации почв по их гранулометрическому составу.
В России общим признанием пользуется система, разработанная Н. А. Качннским. Особенность ее — различный подход к классификации почв разных типов, что отражает разный состав и разные свойства механических элементов различных типов почв. Принцип этой системы очень прост: за основу взято соотношение в почве физического песка и физической глины, т. е. частиц крупнее и мельче 0,01 мм. В зарубежном почвоведении принята иная система классификации почв по гранулометрическому составу, разработанная почвоведами США и сейчас широко используемая в разных странах. В этой системе классы почв по гранулометрическому составу выделяются на основе соотношения трех фракций — песка (2,0—0,06 мм), пыли (0,06—0,002 мм) и глины (<0,002 мм). Соотношение фракций определяется по треугольной диаграмме. Дополнительно в пределах классов песка, суглинистого песка и песчаного суглинка выделяются подклассы по содержанию фракций грубого, тонкого и очень тонкого песка: Приведенные системы классификации почв по гранулометрическому составу могут быть сопоставлены между собой лишь в самых общих чертах: глины, суглинки и пески соответственно выделяются в обеих системах. Однако в деталях классификации столь различаются, что прямое сопоставление их невозможно, поскольку русская система строится на двух компонентах (учитывается одна фракция, вторая — по разности), а американская — на трех (учитываются две фракции, третья — по разности); кроме того, но и размеры частиц во всех фракциях приняты разные. Для морфологического исследования почвы важна не только характеристика гранулометрического состава почвы в целом (песчаная почва, глинистая и т. п.). но очень важны и изменения гранулометрического состава как по горизонтам в пределах почвенного профиля, так и в пределах генетических горизонтов. Каждый тип почвы характеризуется своим специфическим профилем гранулометрического состава, особенно четко выявляемым вертикальной кривой распределения илистой фракции (частицы <0,001 мм) или физической глины (частицы <0,01 мм). Однако необходимо подходить к генетической интерпретации распределения гранулометрического состава по почвенному профилю с большой осторожностью, имея в виду возможную исходную неоднородность и стратификацию почвообразующей породы. Анализ распределения крупных фракций необходим и для уверенной интерпретации. Изучение гранулометрического состава почв как в полевых условиях простейшими приемами, так и в лабораторных условиях с помощью чувствительных приборов связано с определенной ошибкой, зависящей от метода подготовки почвенного образца к анализу. Дело в том, что первичные механические элементы в почве практически не существуют в свободном состоянии, за исключением редких случаев, а в большинстве объединяются в микро- и макроагрегаты различной формы и размера, цементированные в разной степени различными цементами, такими, как гуматы щелочей и щелочных земель, железа н алюминия, свободные гидроокислы железа и алюминия, кремнезем, карбонат кальция. В некоторых случаях агрегаты бывают столь прочными, что не поддаются разрушению при обычных способах подготовки (длительное растирание, кипячение, насыщение аммонием, добавка пирофосфата натрия, обработка перекисью водорода). Примером таких очень устойчивых агрегатов может служить «псевдопесок» некоторых тропических почв, представляющий микроагрегаты глинистых минералов н кварца, прочно сцементированные дегидратированными окислами железа. Почва, имеющая «псевдопесчаный» гранулометрический состав, обладает водно-физическими свойствами, сходными со свойствами настоящих песчаных почв (малая водоудерживающая способность, высокая водопроницаемость и т. д.). Определение гранулометрического состава таких почв в поле и в лаборатории, сопоставление результатов с водно-физическими свойствами приводят к немалым недоразумениям. В любом случае результаты анализа гранулометрического состава почвы в значительной степени определяются используемым методом анализа и особенно методом подготовки (диспергирования и получения устойчивой суспензии). Это требует обязательной ссылки на метод анализа при интерпретации результатов и особенно при их сопоставлении с данными других исследователей.
