В. DOBRZAŃSKI
USTALENIE METODYKI OZNACZANIA SKŁADU MECHANICZNEGO GLEB
(Z K ated ry G leb o zn a w stw a W yższej S zk oły R oln iczej — L ublin)
Ogromna różnorodność metod oznaczania składu m echanicznego gleb utrudnia porównywanie otrzymanych danych analitycznych. Różnorod ność metod określania składu mechanicznego mineralnego tworzywa g le by utrudnia, lub częstokroć uniemożliwia porównywanie w yników uzy skanych naw et w obrębie jednego kraju.
W Polsce niezbędne jest ujednolicenie i ustalenie m etodyki oznacza nia składu m echanicznego dla gleboznawstwa, melioracji, geografii, geo logii i gruntoznawstwa. Zanim jednak nastąpi ujednolicenie m etodyki m iędzy wszystkim i zainteresowanym i naukami, próbujemy ustalić m e todykę oznaczania składu m echanicznego dla polskiego gleboznawstwa. Analiza mechaniczna gleby składa się z dwóch zasadniczych czyn ności, a mianowicie:
1) przygotowania próbki do analizy,
2) podziału próbki glebowej na frakcje cząstek o zbliżonej wielkości (średnicy).
Metodami przygotowania próbek do analizy składu mechanicznego gleb nie będę się zajmować, gdyż temu zagadnieniu poświęcono w iele uwagi w fachowej literaturze (3), a wyczerpująco o tym podaje A. M u s i e r o w i c z (4). W tej sprawie ustalono najwłaściwsze sposoby pre parowania zależnie od chemicznych i fizycznych właściwości gleby oraz celu, dla jakiego przeprowadza się analizę składu mechanicznego gleby.
Celem niniejszego opracowania jest przedstawienie przydatności naj bardziej rozpowszechnionych obecnie w polskich laboratoriach glebo znawczych meitod określania składu mechanicznego gleb, które porów nawczo omówimy:
1) metodę pipetową — przy zastosowaniu aparatu K ö h n a ,
2) „ areometryczną C a s a g r a n d e w m odyfikacji M. P r ó s z y ń s k i e g o ,
14 В. D obrzań ski
3) metodę przepływową K o p e c k y ’ e g o ,
4) „ puławską według T. M i e c z y ń s k i e g o .
Opisu aparatury i sposobu pomiaru nie będę podawał, odsyłając za interesowanych do dostępnej literatury (4).
Omówienie przydatności w ym ienionych metod określania składu m e chanicznego gleb opieram przede wszystkim na własnych danych po równawczych (1), oraz na badaniach porównawczych przeprowadzonych przez A. M usierowicza (5). Przy wyciąganiu końcowych wniosków uwzględniono również ważniejsze dane z literatury zagranicznej (2, 3, 6).
O M Ó W I E N I E W Y N I K Ó W B A D A N
Załączone tablice I — VII zawierają średnie z w yników trzech ozna czeń składu m echanicznego każdej próbki glebowej. Próbki te pochodzi ły z kilku różnych gleb, o składzie m echanicznym piasków, glin, pyłów i iłów, wziętych z dwu poziomów każdej z gleb. ,
Pobieranie, suszenie i przesianie próbek przeprowadzono w jednako w y sposób. Preparowania próbek i pomiaru składu mechanicznego doko nano wedle podanych przepisów przez A. Musierowicza (4).
Analizę składu m echanicznego przeprowadzili: doc. S. К o w a l i ń s k i (metodą Kopeciky’ego), mgr. K. O r z e c h o w s k a (metodą pipe- tową i metodą Prószyńskiego) i S. K o p a n i a (metodą puławską).
Dla w szystkich metod w uproszczeniu przyjęto średnicę < 0,02 mm dla części spławialnych. Z uwagi na porównywanie m etody K opecky’ego- nie oznaczono frakcji ilastych.
Oznaczanie składu mechanicznego piasku luźnego
Analiza piasków' luźnych, zawierających 96 — 98% frakcji piasku i około 2% frakcji spławialnych wskazuje, że w yniki uzyskane metodą puławską lub pipetową są zbliżone do danych uzyskanych metodą K o pecky’ego, a różnią się nieznacznie zwiększeniem frakcji piasku i zm niej szeniem cząstek spławialnych (tabl. I).
Wyraźnie odbiegają dane uzyskane metodą Prószyńskiego. U zyskany wynik tą metodą wykazuje w badanych próbkach 100% frakcji piasku.
Piaski luźne o zawartości 93— 94% frakcji piasku i około 3% cząstek spławialnych analizowane metodą pipetową i K opecky’ego wykazują po dobną zawartość frakcji spławialnych. Metoda Prószyńskiego i metoda M ieczyńskiego dają nieco m niejsze ilości frakcji spławialnych.
Skład mechaniczny luźnych piasków można określać wszystkim i po równywanym i metodami.
U stalenie m e to d yk i oznaczania składu m echanicznego gleb 15
Oznaczanie składu m echanicznego bielicowych piasków gliniastych i pyłowych
Przeprowadzenie analizy gleb y bielicowej o składzie m echanicznym piasku gliniastego wskazuje na dużą zbieżność wyników w zawartości frakcji spławialnych, uzyskanych metodą K opecky’ego i metodą pi peto wą. Różnica w ystępuje przy frakcjach drobnego pyłu i piasku, przy czym metoda K opecky’ego w ykazuje więcej pyłu, a frakcji piaszczystej ilości zaniżone.
Przy stosowaniu m etody Prószyńskiego lub m etody puławskiej otrzy m ujem y m niejsze ilości frakcji spławialnych, a natomiast większą ilość, piasku.
Metoda Casagrande w m odyfikacji Prószyńskiego da,je zmniejszoną zawartość frakcji drobnego pyłu na rzecz zwiększenia frakcji grubego- pyłu, a szczególnie frakcji piasku (tabl. II, III).
Oznaczanie składu mechanicznego gleby gliniastej bielicowej i brunatnej'
W yniki analizy składu m echanicznego gleby gliniastej bielicowej i brunatnej, wykonane metodą pipetową M ieczyńskiego i Prószyńskiego wykazują dużą zbieżność w zawartości cząstek spławialnych. Metoda K opecky’ego przy badaniu gleb gliniastych daje zawyczaj najmniej frakcji spławialnych w porównaniu do pozostałych metod, natomiast podwyższa bardzo wyraźnie ilość drobnego pyłu (tabl. IV i V).
Metoda pipetową i metoda Prószyńskiego wykazują zbieżność w y n i ków przy frakcji piasku. Metody te dają większą zawartość frakcji piasku aniżeli metoda M ieczyńskiego, a szczególnie K opecky’ego.
Oznaczanie składu mechanicznego czarnoiziemu wytworzonego z lessu
Zawartość frakcji spławialnych była jednakowa przy użyciu m etody pipetowej i m etody Prószyńskiego. M etody K opecky’ego i puławska w y kazują mniejszą ilość cząstek spławialnych.
Bardzo poważne różnice obserwujem y we frakcji pyłowej przy za stosowaniu różnych metod. Najwięcej frakcji drobnego pyłu określa m e toda K opecky’ego, a szczególnie małą ilość drobnego pyłu ujawnia m eto da Casagrande w m odyfikacji Prószyńskiego. M etody-pipetową i
puław-16 В. D obrzań ski
ska wykazują podobną zawartość pyłu, a pośrednią m iędzy metodą Ko- p eck y’ego a Prószyńskiego.
Wyraźnie zwiększone liczby określające zawartość grubego pyłu i piasku wykazuje metoda Prószyńskiego. M niejsze ilości tych frakcji w ykazała metoda pipetowa i podobnie metoda puławska.
Przy m etodzie Mieczyńiskiego, a szczególnie metodzie Koipecky’ego otrzym uje się najniższe ilości piasfcu w porównaniu do pozostałych m e tod (tabl. VI).
Oznaczanie składu m echanicznego gleby brunatnej wytworzonej z iłu
Analiza mechaniczna gleby ilastej wykazuje, że zawartość frakcji spławialnych jest podobna przy stosowaniu m etody Prószyńskiego i m e tody M ieczyńskiego, oraz m etody pipetówej. Najniższą zawartość części spławialnych wykazuje metoda K opecky’ego.
Najm niejszą zawartość piasku otrzymano przy stosowaniu m etody Ko- peicky’ego. Przy tej metodzie w ystępuje znaczne zwiększenie frakcji py łowej (tab. VII).
OM ÓW IENIE PO R Ó W N Y W A N Y C H METOD
Opierając się na przytoczonych wynikach i danych publikowanych przez A. M usierowicza (5) zostaną omówione porównywane m etody ozna czania składu m echanicznego gleb.
Metoda pipetowa w edług Köhna
Metoda pipetowa zastosowana do badania piasków luźnych i piasków gliniastych daje w yniki zbliżone do innych metod.
Omawiana metoda daje dobre w yniki przy analizie gleb gliniastych. Metoda pipetowa nadaje się do określania składu mechanicznego, choć daje nieco zawyżone ilości frakcji piasku.
U stalenie m e to d y k i oznaczania składu m echanicznego gleb 17
Metoda areometryczna Casagrande w modyfikacji Prószyńskiego
Metoda Prószyńskiego zastosowana do oznaczania składu m echanicz nego luźnych piasków nie wyikazuje obecności frakcji spławialnych i czę sto otrzym uje się przy tej analizie 100% frakcji piasku.
Przy analizie piasków gliniastych metoda areometryczna daje w po równaniu do innych metod nieco mniej frakcji spławialnych i drobnego pyłu, a więcej cząstek piaszczystych.
Metoda Prószyńskiego daje przy określaniu składu mechanicznego glin w yniki podobne do danych otrzym ywanych metodą pipetową.
Metoda Casagrande w m odyfikacji Prószyńskiego wykazuje fałszyw y skład m echaniczny czarnoziemów lessowych. Ilość drobnego pyłu jest poważnie zaniżona. Natomiast zawartość piasku wzrasta wydatnie w po równaniu do danych otrzym anych metodą pipetową.
W yniki nasze są zgodne z danymi A. Musierowicza (5), wykazującym i, że metoda Casagrande w m odyfikacji Prószyńskiego daje zwyżkę frakcji piaszczystej, a obniżenie frakcji pyłowej. Szczególnie jaskrawo w ystępu
je zaniżenie frakcji pyłu w glebach wytworzonych z lessu (ok. 10%).
Metoda K opecky’ego
Metoda K opecky’ego daje dobre w yniki przy luźnych piaskach, gdzie zawodzą m etody sedym entacyjne i areometfyczne.
Piaski gliniaste badane metodą K opecky’ego wykazują skład m echa niczny podobny do tego, jaki otrzym ujem y metodą pipetową. W porów naniu do innych m etod aparat K opecky’ego daje najmniejszą zawartość frakcji piasku — na rzecz drobnego pyłu.
Przy analizie glin metoda K opeoky’ego wykazuje m niejszą ilość czą stek spławialnych oraz frakcji piasku, a większą zawartość drobnego pyłu.
Metoda K opecky’ego w ykazuje przy analizie iłu najmniejsze ilości piask-u i najwięcej drobnego pyłu w porównaniu do pozostałych metod.
Czam óziem lessow y analizowany metodą K opecky’ego posiada naj więcej drobnego pyłu, a najmniej frakcji piaszczystej.
Metoda K opecky’ego wykazała, w porównaniu do wszystkich metod badanych, najwięcej frakcji pyłowej, a najmniej piasku w przebadanych
glebach. v
1 8 В. D obrzań ski
Metoda puławska według M ieczyńskiego
Metoda M ieczyńskiego daje dość dobre w yniki w zastosowaniu do różnych gleb. W yniki analiz otrzymane tą metodą są zbliżone do danych- uzyskanych metodą K opecky’ego bądź metodą pipetową.
Ujemną stroną m etody puławskiej jest to, że do analizy używa się bardzo małej próbki, co wym aga od analityka starannego wyboru śred niej próbki i doskonałego opanowania techniki obsługi aparatury.
Wprowadzona obecnie w Puławach m odyfikacja zdaje się w pew nym stopniu usuwać tę słabą stronę metody.
KOŃCOW E ( W N IÇ SK I
-\
Po przeanalizowaniu materiałów, porównawczych i literatury można, wyprowadzić kilka wniosków.
M e t o d a p i p e t o w ą stanowi najbardziej uniwersalną metodę oznaczania składu m echanicznego gleb. Najmniej nadaje się ona do prze prowadzania analizy składu mechanicznego luźnych piasków.
Ujemną stroną m etody pipetowej jest znaczna pracochłonność. M e t o d a a r e o m e t г y c z n a C a s a g r a n d e w m o d y f i k a c j i P r ó s z y ń s k i e g o nadaje się do oznaczania składu m echäniczne- go przy ogólnej charakterystyce gleb. Z uwâgi na małą precyzję nie można polecać m etody Prószyńskiego do badań specjalnych.
Metoda ta fiajbardziej jest przydatna do oznaczania składu m echa- niczego piasków gliniastych, glin i iłów.
Metoda areomeitryczna Prószyńskiego w ykazuje poważne zwiększenie frakcji piasku, umniejszając frakcje pyłowe. Fakt ten ogranicza możność stosowania tej m etody do oznaczania składu mechanicznego gleb w y tworzonych z lessu i innych utworów pyłowych. Przy badaniu w ym ie nionych gleb pożądane jest uwzględnianie poprawki proponowanej przez A. M usierowicza (zmniejszenie frakcji piasku i zwiększenie frakcji py^ łowych o 1/0%). Zaletą m etody Casagrande w m odyfikacji Prószyńskiego jest możność prowadzenia seryjnych oznaczeń i łatwość obsługi apara tury.
^ M e t o d a K o p e c k y ’e g o prżydatna jest szczególnie do analizy składu iffechanicznego piasków luźnych.
Metoda ta wykazuje znacznie' większą zawartość frakcji pyłu przy obniżeniu procentowej zawartości frakcji piasku.
U stalenie m e to d yk i oznaczania składu m echanicznego gleb 19
Do określenia składu m echanicznego gleb o znacznej zawartości czą stek spławialnych zużywa się przy zastosowaniu m etody K opecky’ego dużych ilości wody.
M e t o d a p u ł a w s k a w e d ł u g M i e c z y ń s k i e g o daje zbliżo ne w yniki do tych jakie Uzyskujemy metodą K opecky’ego lub pipetową.
Ujemną stroną m etody jest używanie małej próbki do analizy, co w y maga dobrego opanowania techniki wykonania pomiarów przez analityka. Metoda ta nie rozszerzyła się poza pracownię gleboznawczą w Puławach.
U z y s k i w a n a d o k ł a d n o ś ć przy pomiarach składu mechanicz nego gleby skłania do postawienia wniosku, by dane mechanicznej ana lizy przedstawiać w procentach całkowitych z wyjątkiem specjalnych przypadków (np. cząstki ilaste w piaskach).
N a l e ż y p r z y j ą ć , bÿ w publikacjach i opracowaniach gleboznaw czych podawać sposób przygotowania próbki do analizy mechanicznej oraz w ym ienić metodę zastosowaną do oznaczania składu mechanicznego. Um ożliwi to porównywanie i interpretowanie w yników analizy mecha nicznej w Polsce.
T a b l i c a I P iasek luźny (D orohacza)
M etoda
i
Próbkę' pobrano m m> 1
Skład m ech an iczn y części ziem istych w % o średnicy ziarn w mm z głębokośfci ! w cm / * 1 — 0 , 1 o o Ъ и “ 1 1 0,05 — i 0 , 0 2 ; < 0 , 0 2 p ip etow a w g Köhna 1 94 1 1 2 3 Casagrande w m odyf. i! !! Prószyńskiego 1 94 2 2 2 5 — 10 K op eck y’ego 1 1 93 1 3 3 pu ław sk a w g j ii :i M ieczyńskiego 1 !i 9 4 i! 2 2 2 p ip etow a w g Köhna 1. ' 98 0 1 1 Casagrande w modyf. > Prószyńskiego 30 — 40 ! 1 1 1 0 0 0 0 0 K op eck y’ego 1 ii 1 .1 96 1 1 2 p u ław sk a w g M ieczyńskiego 1. 98 i 1 0 1
20 ♦ В. D obrzań ski
T a b l i c a II B ie lic o w a gleb a p y ło w a (B erdyszcze) '
Metoda Próbkę pobrano z głębokości W cftl > 1 ЩШ %
Skład m echaniczny części ziem istych w % o średnicy ziarn w m m 1 — 0 , 1 0 , 1 — 0,05 0,05 — 0 , 0 2 < 0 , 0 2 pipetow ą w g Köhna 0 — 2 0 0 , 2 41 1 1 29 19 Casagrande w m odyf. Prószyńskiego 0 , 2 45 1 2 28 15 K opecky’ego 0 , 2 38 9 ' 3 3 2 0 p uław ska w g M ieczyńskiego 0 , 2 43 1 0 32 15 pipetow ą w g Köhna 20 — 30 0 , 2 38 1 0 31 2 1 Casagrande w m odyf. P rószyńskiego 0 , 2 4 2 1 1 2 29- 17 K op eck y’ego 0 , 2 36 1 0 33 2 1 p u ław sk a w g M ieczyńskiego 0 , 2 39 1 1 32 18 T a b l i c a III B ie lic o w y p iasek g lin ia sty (W isznica)
Metoda Próbkę pobrano z głębokości w cm > 1 m m %
Skład m echaniczny części ziem istych w % o średnicy ziarn w m m
1 — 0 , 1 0 , 1 —
0,05
0,05 —
0 , 0 2 < 0 , 0 2
pip etow ą w g Köhna
5 — 15 3 49 9 2 1 2 1 Casagrande w m odyf. Prószyńskiego 3 54 9 19 18 K opecky’ego 3 43 1 2 24 2 1 puław ska M ieczyńskiego 3 48 1 1 2 2 19 p ip eto w ą w g Köhna 20 — 30 8 71 7 9 13 Casagrande w m odyf. P rószyńskiego 8 72 1 0 7 U K opecky’go 8 62 9 1 2 17
U stalenie m e to d yk i oznaczania składu m echanicznego gleb 21
T a b l i c a IV B ie lic o w a gleb a g lin ia s ta (K urów)
M etoda Próbkę pobrano z głębokości w cm > 1 m m %
Skład m ech an iczn y części ziem istych * w % o średnicy ziarn w m m 1 — 0 , 1 0,1 -0,05 0,05 — 0 , 0 2 < 0 , 0 2 p ip eto w a w g K öhna 5 — 15 2 1 58 5 Д5 2 2 C asagrande w m odyf. P rószyń sk iego 2 1 59 8 13 2 0 K o p eck y ’ego 2 1 54 1 1 18 17 puław ska w g M ieczyńskiego 2 1 54 1 1 13 2 2 p ip eto w a w g Köhna 50 — 70 5 40 9 9 42 C asagrande w m odyf. P rószyń sk iego 5 39 1 2 7 42 K o p eck y ’ego 5 32 13 2 0 35 p uław ska w g M ieczyńskiego 5 38 14 8 40 T a b l i c a V B ru n atn a gleb a g lin ia sta (M äziarnia)
Metoda Próbkę pobrano z głębokości w cm > 1 m m *
Skład m ech an iczn y części ziem isty ch w % o średnicy ziarn w m m 1 — 0 , 1 0Д — 0,05 0,05 — 0 , 0 2 < 0 , 0 2 p ip eto w a w g Köhna 5 — 20 0 31 6 32 31 C asagrande w m odyf. P rószyń sk iego 0 32 9 29 30 K o p eck y ’ego 0 23 6 39 32 pu ław sk a w g M ieczyń sk iego 0 29 7 33 31 p ip etow a w g Köhna 30 — 40 0 28 5 29 38 C asagrande w m odyf. P rószyń sk iego 0 30 9 25 36 K o p eck y ’ego 0 24 7 38 31 pu ław sk a w g M ieczyń sk iego 0 26 9 29 36
2 2 В. D obtzań ski
T a b l i c a VI C zarnoziem w ytw orzoriy z le ssu (H rubieszów )
. M etoda P róbkę p o b ra n o z głębokości w cm
Skład m ech an iczn y części ziem isty ch w % o śred n icy ziarn w m m
1—0 , 1 0 , 1 — 0,05 0,05 — 0 , 0 2 < 0 , 0 2 p ip etow ą w g Köhna 5 — 15 6 3 49 42 C asagrande w m odyf. P ró szy ń sk ieg o 9 9 42 40 p u ław sk a w g M ieczyń sk iego 1 7 53v 37 p ip etow ą w g Köhna 150 — 200 5 8 54 33 C asagrande w m odyf. P rószyń sk iego 7 1 2 46 35 K o p eck y ’ego 0 8 61 31 puław ska w g M ieczyń sk iego 1 15 55 29 T a b l i c ä V II G leba b ru n atn a w y tw o rzo n a z iłu (K ętrzyn)
Metoda :\ Próbkę pobrano z głębokości w cm
Skład m ech an iczn y części ziem istych w % o średnicy ziarn w m m 1 — 0 , 1 0,1 -0,05 0,05 — 0 , 0 2 < 0 , 0 2 pipetow ą w g K öhna 5 — 10 16 1 0 13 61 C asagrande w m odyf. P rószyń sk iego 14 1 0 12 63 K opecky’ego 1 2 1 2 2 2 54 p u ław sk a w g M ieczyń sk iego 17 13 13 57 pipetow ą w g Köhna 50 — 60 7 3 5 85 C asagrande w m odyf. P ró szy ń sk ieg o 8 3 7 82 K op eck y’ego 6 5 9 80 puław ska w g M ieczy ń sk ieg o 7 5 5 83
U stalenie m e to d yk i oznaczania składu m echanicznego gleb 23 L IT E R A T U R A
1. D o b r z a ń s k i B., B ad an ia p orów n aw cze różnych m etod oznaczania sk ła du m ech an iczn ego gleb . O p racow anie dla PTG . m a szy n o p is (1958).
2. K a c z y ń s k i N . A., D ie m ech a n isch e B o d en a n a ly se und die K la ssifik a tio n der B öden nach ih rer m ech a n isch en Z u sam m en setzu n g. V I0 C ongres In ter
n a tio n a l de la S cien ce du Sol.. P aris (1956).
o. K a c z y ń s k i N. A., К izu czn ien iu m iech a n iczesk o w o analiza p oczw i k la sy fik a c ji poczw po m iech a n iczesk o m u sostaw u . P o czw o w ied ien ie N r 6. M os- . kw a (1956).
4. M u s i e r o w i c z A.: Skład m ech a n iczn y gleb i m etod y a n a lizy m ech a n icz nej. W arszaw a (1949).
M u s i e r o w i c z A. , K o p a n i a S.: B adania nad areom etryczn ą m etodą a n alizy m ech a n iczn ej gleb. R oczniki G leboznaw cze PTG . T. I. W arszaw a (1950).
6. P i p e r C. S.: A n a liza gleb y i roślin , PW N W arszaw a (1957).
13. ДОБНлЛНСКИ У С Т А Н О В Л Е Н И Е М Е ТО Д А О П Р Е Д Е Л Е Н И Я М Е Х А Н И Ч Е С К О ГО С О С Т А В А ПОЧВ (К аф едра Ш ч'-юведеиин Вы сш ей сельск охозяй ственной школы — Люблин) Р е з ю м е: П риведен аналитическим материал по сравнению иипетного м етода по К ону, ареом етического К азаграпде в модификации П руш инского, Конецкого и пулавского но Меч и некому. П роведена оценка и намечен круг применения отдельны х методов. П олученная точность определения механического состава указы вает, что. результаты ж елательно выражать в целостны х процент£х, за исключением специальны х исследований. Выводы автор дел ает на основании собственны х исследований,' а также А . М усеровича. В. D O B R Z A Ń SK I
THE DISCUSSION OF THE METHODICS OF DETERMINATION OF THE CHEMICAL COMPOSITION OF SOIL
(The C hair of S o il S cien ce of th e T ech n ica l C ollege — L ublin)
S u m m a r y
The paper gives the analytical data concerning the -comparison of the Köhn pipette m ethod, the Casagrande areometric method modified by Prószyński, Kopecky and Mieczyński (Puławy).
24 В. D obrzań ski
The various methods are compared and the range of their applicabi lity is given. The accuracy attained in th e m easurem ents of soil m echa nical composition proves that the percentage amounts should be w ritten as w hole numbers, exception being made for special investigations or exceptional cases äs clay parts in sands.
The author’s opinions result from his own investigation and as w ell from the work of M usierowicz (5).
