Агрегатный состав почвы

Почвенный агрегат представляет собой естественное почвенное трёхмерное образование из почвенных частиц в результате их соединения прочными связями и органическими соединениями различной природы. Отдельные гранулометрические частицы способны взаимодействовать друг с другом, «склеиваясь» и образуя вначале микроагрегаты, а затем и макроагрегаты (или просто агрегаты), а также педы, почвенные комки, фрагменты^[3].

В земледелии используется следующая классификация структурных агрегатов почвы^[1][4][5]:

• менее 0,01 мм — физическая глина;
• менее 0,25 мм — микроструктура;
• 0,25-10 мм — макроструктура;
• структурные отдельности более 10 мм — глыбистая или массивная структура.

Разница в организации микро- и макроагрегатов ассоциирована с их физическими свойствами, а именно — связностью (механической прочностью), устойчивостью к размывающему действию воды (водопрочностью) и пористостью^[2][4].

Традиционно в российском почвоведении агрегированность почвы называли её структурой^[6]. В свою очередь, структурность — это способность почвы распадаться на отдельные агрегаты^[7].

С агрономической точки зрения, ценными считаются агрегаты размером 0,25-10 мм, то есть макроагрегаты. Почва, которая образована ими не менее чем на 55 %, является структурной^[4][7]. Одним из главных условий образования структурной почвы является присутствие в ней достаточного количества илистых и коллоидных частиц и гумуса. Илистые частицы обладают «склеивающим» свойством, а гумус придаёт почвенным агрегатам устойчивость против воды. Именно водопрочность — ключевой критерий истинного макроагрегата^[2].

Если почва не распадается на такие структурные отдельности и имеет сыпучее состояние (состоит из микроагрегатов), она называется бесструктурной раздельно-частичной^[4].

Если состоит из структурных отдельностей более 10 мм — бесструктурной глыбистой или массивной^[4].

Также существует классификация структур по форме агрегатов^[7]:

• кубовидная — агрегаты развиты одинаково по всем трём осям и напоминают куб. Делится на ореховидную, комковатую, зернистую, глыбистую;
• призмовидная — агрегаты развиты по вертикальной оси и напоминают призму. Подразделяется на столбовидную и призматическую;
• плитовидная — агрегаты развиты по горизонтальной оси, . Бывает плитчатой и чешуйчатой.

Агрономически максимально ценной является кубовидная структура, поскольку создаёт наиболее ценный водно-воздушный режим^[7].

Ещё в первой половине XX века советский биолог, почвовед Н. И. Саввинов разработал авторский метод сухого и мокрого просеивания для проведения агрегатного анализа почвы^[8]. В дальнейшем исследователи брали и продолжают в XXI веке брать его за основу при проведении экспериментов, адаптируя под свои задачи^{[9][10][11][12][13][14]}.

Агрегатный анализ проводится для выявления содержания агрегатов определённого размера (в промежутке 0,25-10 мм), а также для качественной оценки структуры по содержанию водопрочных агрегатов^[9].

Применение: определение содержания агрегатов определённого размера^[9].

Для этого из образца нерастёртой воздушно-сухой почвы берут среднюю пробу 0,5-2,5 кг. Аккуратно убирают корни растений, мелкие камни, а также иные включения. Среднюю пробу просеивают через колонку сит диаметром 10, 7, 5, 3, 2, 1, 0,5, 0.25 мм на поддон. Почву просеивают порциями по 100—200 г, не допуская сильных встряхиваний. После того, как сита разъединили, каждое слегка постукивают по ребру, чтобы освободить застрявшие агрегаты^[9].

Сухим просеиванием почву разделяют на фракции > 10, 10-7, 7-5, 5-3, 3-2, 2-1, 1-0.5, 0.5-0.25 и < 0.25 мм. Каждую фракцию агрегатов переносят в отдельные чашки или какую-либо другую ёмкость^[9].

После просеивания всей средней пробы каждую фракцию взвешивают на технохимических весах и рассчитывают её содержание в процентах от массы воздушно-сухой почвы. При этом за 100 % принимается вся взятая для анализа навеска почвы^[9].

Применение: проведение качественной оценки структуры по содержанию водопрочных агрегатов^[9].

Составляют среднюю навеску почвы весом 50 г из отдельных фракций агрегатов, полученных при сухом просеивании. Для этого из каждой фракции на технохимических весах берут навеску в граммах, равную половине процентного содержания данной фракции в почве. Отобранную среднюю пробу высыпают в стеклянный цилиндр объёмом 1 л, который на 2/3 заполняют водой. Для удаления воздуха из агрегатов увлажнённую почву оставляют на 10 минут, а для ускорения процесса через 1—2 минуты закрывают часовым стеклом, наклоняют горизонтально и возвращают в исходное положение. Процедура повторяется дважды^[9].

Спустя 10 минут цилиндр доливают доверху водой и закрывают пробкой, контролируя, чтобы не оставалось воздуха, после чего быстро переворачивают вверх дном. Когда основная масса агрегатов упадёт вниз, цилиндр переворачивают и ждут, когда почва достигнет дна. Так повторяют десять раз. Затем цилиндр переворачивают над заблаговременно подготовленным набором из шести сит диаметром 20 см, высотой 3 см, с отверстиями от верхнего сита к нижнему 5, 3, 2, 1, 0,5, 0,25 мм. Сита заранее скрепляют металлическими пластинками и устанавливают в баке с водой таким образом, чтобы над бортом верхнего сита находился слой воды 5-6 см^[9][15].

Для завершения анализа под водой открывают пробку цилиндра и, не отрывая его от воды, плавными круговыми движениями распределяют почву по верхнему ситу. Через 40-60 секунд, когда все агрегаты более 0,25 мм упадут на сито, цилиндр закрывают пробкой под водой, вынимают из воды и отставляют в вертикальном положении. Почву, перешедшую на сито, просеивают под водой: сита поднимают в воде, не оголяя оставшихся агрегатов на верхнем сите, и быстрым движением опускают вниз. Встряхивания повторяют 10 раз с промежутком 2—3 с. После этого сита с отверстиями более 2 мм снимают, а остальные встряхивают еще 5 раз и вынимают из воды^[9][15]. Оставшиеся на ситах агрегаты смывают водой в большие фарфоровые чашки. Избыток воды выпаривают на водяной бане, а агрегаты доводят до воздушно-сухого состояния и взвешивают. Масса фракций, умноженная на «2», и даёт процентное содержание водопрочных агрегатов того или иного размера^[9][15].