R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T. X X V , Z. 3, W A R S Z A W A 1974
R Y S Z A R D T U R S K I, H E N R Y K D O M Ż A Ł , A N N A S Ł O W I Ń S K A - J U R K I E W I C Z
W P Ł Y W FRAKCJI KOLOIDALNEJ Z UWZGLĘDNIENIEM PRÓCHNICY N A M A K S Y M A L N Ą HIGROSKOPIJNOSC, GRANICE KONSYSTENCJI
I PĘCZNIENIE GLEB LESSOWYCH Instytut G lebo zn aw stw a i Chem ii Rolnej
A kad em ii Rolniczej w L ublin ie
Liczne prace dotyczące gleb lessowych poświęcone były głównie ich genezie, chemicznym właściwościom, stosunkom wodno-powietrznym oraz oddziaływaniu erozji. Badania właściwości fizykochemicznych prowadzo no przede wszystkim w skałach lessowych dla celów geotechnicznych
[2, 3, 4, 13]. Odnoszenie wartości liczbowych, charakteryzujących fizyczne właściwości skał lessowych, do gldb z nich wytworzonych może budzić zastrzeżenia. Proces glebo twórczy i typologiczny silnie modyfikuje właś ciwości ^tworzywa lessowego oraz wzbogaca wierzchnie poziomy genetycz ne w nowy element, którego brak w skale — w substancję organiczną
[
10].
Celem niniejszej pracy jest określenie w glebach lessowych wpływu najaktywniejszej frakcji — iłu koloidalnego, ze szczególnym uwzględnie niem próchnicy — na kształtowanie takich właściwości, jak maksymalna higrosikopijność, granice konsystencji i pęczenienie, których wartości okreś lają wrażliwość i reakcję materiału glebowego na zmiany zawartości wody. Przedstawiona praca zawiera wstępne wyniki badań wpływu róż nych czynników na fizykochemiczne właściwości gleby.
M E T O D Y K A
Do badań pobrano 37 próbek z W yżyny Lubelskiej, reprezentujących gleby 'brunatne, płowe i czarn o ziemne wytworzone z lessu. Wybrano gle by zróżnicowane pod względem zawartości frakcji iłu 'koloidalnego i próch nicy, nie zawierające CaC03, którego obecność wpływa na wielkość ba- danydh właściwości [6].
86 R. T u rs k i, H . D o m ż a ł, A . S ło w iń s k a -J u r k ie w ic z
— maksymalną higroskopijność whmax — w suszarce próżniowej nad S^-^procentowym H2S04, przy podciśnieniu 0,6 atrn,
— granicę płynności WL — za pomocą aparatu Caisagran.de, zgodnie z PN-55/B-04489,
— granicę plastyczności Wp — metodą wałeczkowania, zgodnie
z PN-55/B-04490,
— pęcznienie za pomocą aparatu W-asiliewa, na próbkach o naruszo nej strukturze, wstępnie zagęszczonych z siłą 0,75 kG/om2,
— próchnicę metodą Tiurina w modyfikacji Simakowa,
— skład mechaniczny metodą pipetową, za pomocą pipety Rząsy. Wyniki uzyskane z pomiarów maksymalnej higroskopijności, granic konsystencji i pęcznienia opracowano w grupach utworzonych na pod stawie zawartości frakcji < 0,002 mm i próchnicy.
Zależnie od zawartości próchnicy połączono wyniki w trzy grupy — klasy:
— < 1 % próchnicy
— 1-2%
— > 2%
W pierwszej grupie znalazły się wyniki głównie z poziomów pod- próchnicznych gleb brunatnych i płowych, w drugiej przeważały wyniki z poziomów próchnicznych wymienionych gleb, w trzeciej z poziomów próchnicznych i przejściowych czarnoziemów. Zdawano sobie sprawę, że istnieją określone różnice w składzie próchnicy w zależności od typu gleby, ale talkie zestawienie wyników pozwalało uzyskać jednolitość w e wnątrz grupy.
Ze względu na zawartość frakcji iłu koloidalnego podzielono badane gleby na cztery grupy — klasy :
— < 5 % iłu koloidalnego
— 5-10% „
— 10-17% „ — > 1 7 % „
Na podstawie otrzymanych danych obliczono współczynniki korelacji oraz równania prostych regresji obrazujących zależność maksymalnej higroskopijności, granic konsystencji, wskaźnika plastyczności i pęcznie nia od zawartości iłu koloidalnego i próchnicy. Obliczono również współ czynniki korelacji między wszystkimi badanymi cechami. Istotność współ czynników korelacji określono za pomocą testu istotności t. Obliczenia statystyczne przeprowadzono dla poszczególnych klas zawartości frakcji < 0,002 mm i próchnicy oraz dla całości wyników, bez względu na przy należność do określonych poziomów genetycznych. Dokonano tego na podstawie szczegółowej analizy piśmiennictwa, z którego wynika, że nie zależnie od procesu typologicznego istnieje w glebach lessowych na
te-W p ły w frak cji koloidalnej na w łaściw ości w odn e lessów 87
renie Polski wyraźne podobieństwo minerałów ilastych składających się głównie na frakcję koloidalną [2, 12]. Prawidłowość takiego zestawienia badanego materiału podkreślają uzyskane w wielu przypadkach wysokie i istotne współczynniki korelacji.
O M Ó W IE N IE W Y N I K Ó W
M A K S Y M A L N A H IG R O S K O P IJ N O S C
Maksymalna higroskopijność whmax wykazuje w badanych glebach dużą zależność od zawartości iłu 'koloidalnego. Dowodzą tego bardzo w y sokie współczynniki korelacji, uzyskane dla wszystkich badanych próbek (tab. 1) oraz dla wydzielonych grup o zróżnicowanej zawartości próch nicy (tab. 2, 3). Wyniki te potwierdzają dane cytowane przez R o d e [9], wskazujące, że między wielkością maksymalnej higroskopijności a zawar
tością frakcji < 0,001 mm istnieje zależność liniowa albo bardzo do niej zbliżona.
Analizując układ punktów (rys. 1) stwierdza się wyraźne odchylenie wyników z poziomów bogatych w próchnicę, co zgodne jest ze stwierdze niem [9], że koloidy organiczne aktywnie uczestniczą w tworzeniu po wierzchni. na której sorbowana jest woda. Szczególnie wysoką i istotną
T a b e l a 1
Y/artości współczynników k o re la c ji między badanymi właściwościami Value of c o e ffic ie n ts of c o rre la tio n between the features in vestigated
Frakcja i ł u kolo idalnego C o llo id a l clay fra c tio n Próch nica Humus Pçcz-nieni Swe 1- lin g ■VL ïïp i Jp 1 1 1 1 1 1 _______
1
________ whmax 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Frakcja iłu koloidalnego . C o llo id a l Próchnica _Hunus__________ Pęcznienie Swelling \ - 0,060 0.764 0,317 \ 0,159 0.606 0.534 \ 0.499 0.665 0.689 ' • -0, 023j 0.747 --- L---°,4 ? 4 [ Q-519 0,283j 0.708 n 4T7 Wyniki z poziomów ■ próchniczych,Ua przyjętym po ziomie ufności 0.593 c *= 0,05 dla --- n = 24 oznaczeń,
n r,~r istotne są współ- ■bu-LdS czynniki ko rela - --- c j i większe od
0.677 ° - « 2
_________ Results from the “ 0 Тбд humus horizons. ’ At the assumed confidence in te r V/L WP 0.442 - 0,030 0,240 0,615 0.537 0,221 o, 564 0,724| 0.705 \ ! 0,022 *P 0.821 0,187 0.799 0.510 0, 056; \ 0.813 v a l le v e l of cA, = 0.05 fo r n = 24 whmax _____ t ..... Całość wyników Na przyjętym pc k o re la c ji więks determinations, 0,865 - Wholeness >ziomie ufnos »ze od 0,324 , s ig n ific a n t 0,281 of the ici = - At t are the 0.838 re su lts 0,05 dl; he assum co rre la 0.509 a n = 37 ed confid tion coef
1 1 1‘ n ific a n t are the c o r- 0,196J 0.890} ‘ v'ss^ 1 re la tio n c o e ff ic ie -
L_____ ;<___L_SÏ2-î2i2i}®r_î!:S22il22
oznaczeń, istotne są współczynniki ence in te rv a l le v e l o f oC= 0f 05 f o r n=37 fic ie n t s higher than 0.324
88 R. T u rs k i, H . D o m ż a ł, A . S ło w iń s k a -J u r k ie w ic z
T a b e 1 a 2 Wartości współczynników k o re la c ji pomiędzy badanymi
właściwościami w klasach zawartości próchnicy Value of c o e ffic ie n ts o f c o rre latio n bet7/een
the features investigated in the humus content classes i Frakcja j iłu • k o lo - 1 idalnego J Collo-; J id a l i clay fraction,, Pęcznie nie S w e llin g TWL *P whmax i j j Klasa poniżej 1 % j 1 próchnicy. 1 1 Na przyjętym pozio- ! J mie ufności °c =0,05. j 1 dla n = 11 oznaczeń, ( j istotne są współ -Frakcja iłu i koloidalnego } C o llo id a l 1 _£iä2_££ä£ii25-i______ Pęcznienie i л .Sw ellin g_______ [ . . „ T I T __ WL j 0,697 Wp ] 0,085 0,854 0.753 0,281 0.957 0.891 j 0,645 ] 0.874 [ 0,765 i 0,781 0,820 0,791 o, 503 większe od 0,602 0,912 The c la ss below of humus. At the assumed confidence in te rval 0,929 le v e l o f oO = 0.05 --- fo r n = 11
determi-0,955 nations sig n ific a n t --- are the c orre lation 0,699 c o e ffic ie n ts higher __________ +Vinn О fifiO Ip ! 0,837
whmax | 0,893 Klasa 1-2% próchnicy Na przyjętym poziomie ufr k o re la c ji większe od 0,4-The clasa o f 1-2% o f humi At the assumed confidence are the c o rre latio n coefi
0.741 0,815 iości = ■>s is ! i n t e r v a l " i c i e n t s h 0,748 ! -0,025 0,845 j 0,283 0,05 dla n = 19 àzi . le v e l o f oe = 0.05 1 ligher than 0.456 0.860 laczeń is t Гог n = 19 h— til cl П UiOUc °»3_17 otne są współczynniki
determinations, sig n ific a n t
T a b e 1 a 3 Wartości współczynników k o re la c ji pomiędzy badanymi
właściwościami w klasach zawartości próchnicy Value o f c o e ffic ie n ts o f c o rre la tio n between the
features investigated in the humus content classes
J Frakcja I Pęcznienie I W^ j koloidalnego! / Swe?-1i ûS j {C o llo id a l J ” j « clay J J ^frac tio n 1 WP j JP 1 1 1 ______________ ! _______________ j whmax Frakcja iłu j | | koloidalnego j j j C o llo id a l ! j j clay fra c tio n 1 1 1
--- f---i 1 1 1 1 _______________ !________________ Pęcznienie | 0<y72 ! ! Sp e llin g i “ * ! 1 11 _______________L_______________ \VL Г 0,578 T 0,684 j Wp J -0,680 J-0,518 J--- j.--- J...h 0,050 i __, { - ___ — - - ■ ■■ - H I r 0,866 "j 0,873 0.848 j - 0.487 j 1 ,_i _ whmax ~\ 0.958 ”j 0,881 j 0.732 j - 0.580 j 0.948 Klasa powyżej 2% próchnicy
Na przyjętym poziomie ufności c*= 0,05 dla n = 7 oznaczen, istotne są współczynnik większe od 0,754
The clasa 2% o f humus over
At the assumed confidence in te rv a l le v e l o f 0C0 0.05 fo r n * 7 determinations sign are the c o rre la tio n c o e ffic ie n ts higher than 0.754
:i k o re la c ji
W p ły w fra k c ji koloidalnej na w łaściw ości w o dn e lessów 89
Rys. 1 Rys. 2
Rys. 1. Zależność m aksym alnej higroskopijności od iłu koloidalnego w klasach zawartości próchnicy
1 — klasa <1% próchnicy, 2 — klasa 1-2% próchnicy, 3 — klasa >2% próch nicy
Dependence of m axim al hygroscopicity on colloidal clay in the humus content classes
1 — <1% of hum us, 2 — 1-2% o f hum us, 3 — >2% o f hum us
Rys. 2. Zależność m aksym alnej higroskopijności od próchnicy w klasach zawartości iłu koloidalnego
1 — k lasa <5% ilu koloidalnego, 2 — k lasa 5-10% iłu koloidalnego, 3 — k lasa 10-17% iłu k o lo id al
nego, 4 — klasa >17% iłu koloidalnego
Dependence of m axim al hygdroscopicity on humus in the colloidal clay content classes
1 — <5% o f colloidal clay, 2 — 5-10% o f colloidal clay, 3 — 10-17% of colloidal clay, 4 — >17% of
collidal clay
korelację (r = 0,903) między maksymalną higroskopijnością a próchnicą odznacza się klasa 10-17% iłu koloidalnego (tab. 5). W klasach o mniej szej i więksizej zawartości frakcji < 0,002 mm współczynniki korelacji są nieistotne, co może się wiązać ze zbyt małą liczebnością i dużym roz rzutem wyników (tab. 4, 5, rys. 2).
Na uwagę zasługuje również szereg istotnych i bardzo wysokich współ czynników korelacji między maksymalną higroskopijnością a granicą płyn ności, wskaźnikiem plastyczności i pęcznieniem (tab. 1, 2, 3), potwierdza jących dane M ł y n a r k a i R z ą s y [5, 6]. Jak wiadomo z piśmiennictwa
[8], proste oznaczenie гuhmax pozwala w drodze przeliczeń uzyskać szereg ważnych informacji o wielkości powierzchni właściwej gleby, cieple zwilżania i wodzie fizjologicznie nieużytecznej. Wydaje się również możli we szybkie określenie dla niektórych celów praktycznych granicy płyn ności, wskaźnika plastyczności i pęczenienia gleb lessowych na podstawie oznaczenia maksymalnej higroskopijności.
90 R. T u rsk i, H. D om żał, A . S ło w iń s k a -J u r k ie w ic z
b e 1 a 4
Wartości współczynników k o re la c ji pomiędzy badanymi właściv7ościami w klasach zawartości i ł u koloidalnego
Value of c o e ffic ie n ts o f corre latio n between the features investigated in the c o llo id a l clay content classes
T
T a b e l a
Wartości współczynników k o re la c ji pomiędzy badanymi właściwościami w klasach zawartości i łu koloidalnego
Value of c o e ffic ie n ts o f corre lation between the features investigated in tho c o llo id a l clay content c lasses
--- --- --- -- -----1--- -f- ---j Próchni- JPęcznie- } r j ... i CO nie L WP J Humus jSw ellin g j ^ H ^ S f l c a | ' \ Ś ° . ^ 3 | ы 1 й | o ^ à j 1 1 . 1 *- J t ! « л ,««- SKlasa 10-173 iłu Ip t whma^ {koloidalnego.
J 'Na przyjętym poziomic [--- — — »--- -4-ufnoüci oi = 0,05 dla I n щи 1 г» am n = 9 oznaczeń i s t o t -
0,154 j 0A222. ne są współczynniki s l e ï ï i n « 19 !-0 .1 0 9 i ! О.зез i 0, 3 1 8 i 0,207 0, 582 od ° ' 6™
Swelling J l i X 1 _ ! The c la ss over 17* W L j 0*827 j0,180 j \ j _ 0 , 8 1 8 j_ 0.548 i
Wp j 0,8.45 j-0,400 j 0,656 ! \ j -0,034 j ~0,800 î e v o l ^ f ^ ' o f o S I p ‘ 0,457 j 0,536 j 0,626 j 0,118 ' fo r n = 9 detormi- nations sig n ific a n t whins:-: j 0,570 \ 0,630 j 0,7°7 ~ f o , 192 X 0.906
a 1 a ■ !
Klasa powyżej 17% i łu koloidalnego
Na przyjętym poziomie ufności o< = 0,05 dla n « 7 oznaczeń, ist k o re la c ji większe od 0,754
The c la ss over 17^ o f c o llo id a l clay*
At the assvmed confidence in te rv a l le v e l o f <=* = 0.05 f o r n » 7 are the c o rre la tio n c o e ffic ie n ts higher than 0.754
l'are the co rré latio n j c o e ffic ie n ts higher i than 0.6S6 1_____ ___ L______________ ;otne są współczynniki
determinations sig n ific a n t próchnica i Pęcznie- i :.Vt jhimua j Swelling j lsE F ï;° Wp ! лр j whmax i i i i j 0,758 ! 0,531 j -0,189 0,401 j -0,320 T -0,436
i Klasa poniżej 5& iłu I koloidalnego. } Ha przyjętym poziomie -» ufnościoC = 0,05 dla n = 7 oznaczeń,istot ne są współczynniki i k o re la c ji większe od 0,754 The clccs bolow 5£ w L j 0^551 1 0,5 *1 { 0 ^ 6 . j 0,316 J -0,097 o f c o llo id a l clay. At the eeauned con-v;p " j 0 , 7 0 9 j 0 , 3 3 4 i 0 , 7 5 3 I « ! 0 , 0 5 7 ! 0 , 6 7 3 J 0 , 5 2 1 - _____________________! _____________ j _________~____ t ___________ { -0,040 " f -0,172 -0,013 ! T 0,189 ^ 1 • fidence in te rval le v e l of c/- =s 0.05 f o r n =7 de termi nations s i c i i i f i - cant r.re the cor- •c re la tio n c o e f f i- ' сle n tс higher than .«J5.754__________________ whmax J 0,090 j 0,892 { 0,637
• i ' ) 0,413 ! « 0,667 {i ^ Klaoa 5 -Юй i ł u kolidalnego
Ea przyjętym p csioaie ufności tu = 0,05 dla i k o re la c ji większe od 0,532
i = 14 oznacza::, istotne • eą vs'spół czynniki Tho c la ss o f 5-105Ć c f c o llo id a l clay
At the assumed confidence in te rv a l le v e l of <m = 0.-.C5 f o r n = 14 datemin 8 is n ific a n t are the co rre latio n c o e ffic ie n ts higher than 0.532
W p ływ frakcji koloidalnej na właściwości wodne lessów 91
G R A N IC A P Ł Y N N O Ś C I
W badanych przez nas glebach lessowych stwierdzono w większości przypadków istotną zależność między wartością granicy płynności WL a zawartością iłu koloidalnego. Najniższy, ale istotny współczynnik ko relacji (r = 0,442) uzyskano przy łącznej analizie wszystkich wyników. Współczynnik korelacji dla poziomów próchnicznych jest nieco wyższy (tab. 1).
Dotychczasowe badania wpływu frakcji < 0,002 mm na granicę płyn ności dowodzą wysokiej korelacji między tymi dwiema cechami [3, 5, 6, 7]. M a l i n o w s k i [3] stwierdził, mimo znacznego rozrzutu punktów, w y raźną liniową zależność między granicą płynności a zawartością iłu ko loidalnego. Również M ł y n a r e k [6] uzyskał dla glin bardzo wysoki (r = 0,9092) współczynnik korelacji.
W naszych badaniach najwyższą korelację (r = 0,957) między granicą płynności a iłem 'koloidalnym wykazuje klasa próbek o najmniejszej za wartości próchnicy. W klasach o większej ilości próchnicy współczynniki korelacji (tab. 2, 3) oraz współczynniki kierunkowe prostych regresji (tab. 6) obniżają się. Przypuszczalnie wiąże się to z faktem, że próchnica jest czynnikiem, który w próbkach o małej ilości koloidów mineralnych powoduje znaczny wzrost wartości granicy płynności. Potwierdzenie tej tezy znajdujemy analizując zależność między W L a zawartością próchnicy (rys. 4). Najwyższy współczynnik korelacji (r = 0,907) stwierdzono właś nie w klasie < 5% iłu koloidalnego. Korelacje w pozostałych klasach są również wysokie i istotne (tab. 4, 5). Należy więc w glebach lessowych o małej zawartości iłu koloidalnego ( < 5%) za najistotniejszy czynnik kształtujący wartość W L uznać próchnicę, a w glebach zawierających niewiele próchnicy ( < 1%) — frakcję koloidalną mineralną.
G R A N IC A P L A S T Y C Z N O Ś C I
Przy analizie wszystkich otrzymanych wyników nie stwierdziliśmy zależności między granicą plastyczności W P a frakcją <0,002 mm. Współ czynniki korelacji są bliskie zera (tab. 1).
Również autorzy cytowanych pozycji literatury stwierdzają zgodnie brak zależności WP od iłu koloidalnego [3, 5, 7]. Według P i a s k o w s k i e g o [7] wartości granicy plastyczności w zakresie zawartości frakcji koloidalnej 0-30% zmieniają się w stopniu bardzo niewielkim, co wska zuje, że wynikają one z całego zespołu właściwości gruntów, a nie tylko z zawartości i właściwości frakcji ilastej. M a l i n o w s k i [3] określa zmienność granicy plastyczności w lessach jako nieznaczną, a wartość Wp jako stałą w zakresie 17-21%. Dokładna analiza wyników wykazała jed nak, że w poszczególnych klasach zawartości próchnicy zależność W P od frakcji < 0,002 mm kształtuje się rozmaicie (taib. 2, 3, rys. 5).
Współ-92 R. Turski, H. Domżał, A. Słowińska-Jurkiewicz
Tabe l a. 6
Równania prostych r e g r e s ji dla poszczególnych klas zawartości próchnicy'lub i ł u koloidalnego, charakteryzujących się istotn ą
k o relacją pomiędzy badanymi cechami
Equations o f the regression straigh t lin e f o r p a r tic u la r humus or c o llo id a l clay content c la ss e s , ch aracterizing themselves by a s ig n ific a n t co rre latio n between the features investigated Klasa zawartości próchnicy
lub i ł u koloidalnego Humus or c o llo id a l clay content c la ss X У Współczyn nik kore l a c j i r *y С o r r e la - tion coe f f ic ie n t r xy Równanie prostej r e g r e s ji у в ax + b Equation o f the regression straigh t lin e j y ■ ax + b < 1 # próchnicy 1# o f humus i ł koloidalny i c o llo id a l clay j whmax 0,912 y=0 2216x +0,6330 1-2# próchnicy 1-2# o f humus i ł koloidalny i c o llo id a l clay J whmax 0,898 y=0 2104x + 1,3324 2% próchnicy 2# o f humus i ł koloidalny i c o llo id a l clay | whmax 0,958 y-0 3315x + 0,8606 całość oznaczeń to t a lit y of determinations i ł koloidalny i c o llo id a l clay whmax i 0,865 y-0 2305x + 1,1050 10-17# ił u koloidalnego 10-17# of c o llo id a l clay próchnica humus whmax 0,903 y-0 5561X + 3,4947 i < 1# próchnicy 1# humus i ł koloidalny c o llo id a l clay WL 0,957 y=o 6933x + 18,3622 1-2# próchnicy 1-2# humus i ł koloidalny
c o llo id a l clay WL 0,697 ! y=o 5183x + 24,4306 całość oznaczeń to t a lit y of determinations i ł koloidalny c o llo id a l clay WL 0,442 y=0 4410x + 24,9139 ^ 5Я i ł u koloidalnego 5%o f c o llo id a l clay próchnica humus » L 0,907 y=6 4488x + 17,4670 5-10# i ł u koloidalnego 5-10# o f c o llo id a l clay próchnica humus 4 1 0,591 y=2 3263x + 23,8009 10-17# iłu koloidalnego 10-17# of c o llo id a l clay próchnica humus , WL 0,778 ! y-1 5138x + 28,7826 ^1 7 # i ł u koloidalnego ^ 1 7 # o f c o llo id a l clay próchnica , humus V,L 0,827 ! У-1 2126x + 33,4452 1# próchnicy 1# of humus i ł koloidalny c o llo id a l clay Wp 0,874 I yoO 2640x + 17,4568 ^ 5# iłu koloidalnego 5# of c o llo id a l clay próchnica humus WP 0,758 y=5 1185x + 16,4441 5-10# i łu koloidalnego 5-10# of c o llo id a l clay próchnica humus WP 0,709 y=3 0415x + 18,4139 10-17# i ł u koloidalnego 10-17# o f c o llo id a l clay próchnica humus wp 0,823 y-1 3415x + 21,7330 ^.17# i ł u koloidalnego -^17# of c o llo id a l clay próchnica humus WP 0,846 y*=0 7035x + 22,9838 całość oznaczeń t o t a lit y o f determinations próchnica humus WP 0,615 y=1 7030x + 20,96£0 1# próchnicy 1# humus i ł koloidalny
c o llo id a l clay j ’5Ip 0,820 y=o
4295x + 0,9011 1-2# próchnicy 1-2# humus i ł koloidalny c o llo id a l clay j 0,837 y=0 4764x + 1,0959 ^ 2 # próchnicy -^ 2 # humus i ł koloidalny c o llo id a l clay Ip 0,866 y=0 4486x + 3,1571 całość oznaczeń t o t a lit y of determinations i ł koloidalny
c o llo id a l clay ! Ip 0,821 y=0 4424x + 1,5053 1# próchnicy 1# humus i ł koloidalny c o llo id a l clay pęcznienie j sw elling ! 0,854 y=0 3919x + 3,7694 1-2# próchnicy 1-2# humus i ł koloidalny c o llo id a l clay I pęcznienie sw ellin g ! 0,718 y=0 4106x + 3,4966 ^ 2# próchnicy ^ 2# humns i ł koloidalny c o llo id a l clay pęcznienie sw elling I 0,772 i y=0 2989x + 7,2612 całość oznaczeń t o t a lit y o f determinations i ł koloidalny c o llo id a l clay pęcznienie ew elling ! 0,764 y=o 3772x + 4,3191
W p ły w fra k c ji koloidalnej na w łaściw ości w odn e lessów 93
Rys. 3 Rys. 4
Rys. 3. Zależność granicy płynności od iłu koloidalnego w klasach zawartości próchnicy
objaśnienia ja k na rys. 1
Depedence of the fluidity lim it on humus in the colloidal clay content classes explanations— as in Fig. 1
Rys. 4. Zależność granicy płynności od próchnicy w klasach zaw artości iłu k o lo i dalnego
objaśnienia ja k na rys. 2
Dependence of the fluidity lim it on humus in the colloidal clay content classes explanation— as in Fig. 2
It holoidalny-Coloidal c!ay-°/o
Rys. 5 Rys. 6
Rys. 5. Zależność granicy plastyczności od iłu koloidalnego w klasach zawartości próchnicy
objaśnienia ja k na rys. 1
Dependence of the plasticity lim it on colloidal clay in the humus content classes explanation— as in Fig. 1
Rys. 6. Zależność granicy plastyczności od próchnicy w klasach zawartości iłu koloidalnego
objaśnienia ja k na rys. 2
Dependence of the plasticity lim it on humus in the colloidal clay classes explanation— as in Fig. 2
94 R. T u rsk i, H. D om żał, A . S ło w iń s k a -J u r k ie w ic z
czynnik korelacji dla 'klasy < 1% próchnicy wynosi r = 0,874, natomiast dla klasy 1-2% próchnicy r = 0,085. W klasie > 2% próchnicy zależność granicy plastyczności od iłu koloidalnego ma nawet charakter ujemny (r = — 0,680). Wynika stąd, że silny wpływ na wielkość granicy plastycz ności wywiera próchnica. Potwierdza to istotna korelacja granicy pla styczności z próchnicą, uzyskana we wszystkich 'klasach zawartości iłu koloidalnego (tab, 4, 5, rys. 6) oraz dla całości wyników (tab. 1).
Opisane zależności wyraźnie wskazują na istotny udział próchnicy w kształtowaniu W P w glebach lessowych oraz na konieczność odrębnego traktowania materiału o różnej zawartości próchnicy.
W S K A Ź N I K P L A S T Y C Z N O Ś C I
Dla całego zbioru wyników oraz dla poszczególnych 'klas zawartości próchnicy współczynniki korelacji między wskaźnikiem plastyczności I P a iłem koloidalnym są bardzo wysokie (tab. 1, 2, 3). Wartości te są zbli żone do uzyskanych przez P i a s k o w s k i e g o [7] dla glin (r = 0,961, r = 0,819) i potwierdzają dane innych badaczy [1, 5] świadczące o w y raźnej zależności wskaźnika plastyczności od frakcji < 0,002 mm.
Ił koloidalny decyduje o wartości I p w badanych przez nas glebach lessowych (rys. 7). Obliczenia statystyczne nie wykazały natomiast istot nej korelacji między wskaźnikiem plastyczności a próchnicą w poszcze gólnych grupach zawartości frakcji ilastej (tab. 4, 5). Jedynie dla
wy-16
i cl.
Rys. 7
Rys. 7. Zależność w skaźnik a plastyczności od iłu koloidalnego w klasach zawartości próchnicy
objaśnienia ja k na rys. 1
Dependence of the plasticity in dex on colloidal clay in the humus content classes explanations— as in Fig. 1
Rys. 8. Zależność w skaźnika plastyczności od próchnicy w klasach zawartości iłu koloidalnego
objaśnienia ja k na rys. 2
Dependence of the plasticidy in dex on humus in the colloidal clay content classes explanation— as in Fig. 2
W p ły w frak cji koloidalnej na w łaściw ości w odn e lessów 95
ników z poziomów próchnicznych współczynnik korelacji jest istotny, ale niski (r = 0,519, tab. 1).
W glebach lessowych stwierdzono podobne do opisanych w literaturze [1, 3, 13] zależności między wskaźnikiem plastyczności a granicami kon systencji. Dla całego zbioru wyników oraz dla próbek z poziomów próch nicznych współczynniki korelacji między WL a I P są istotne, natomiast między W P a I P bliskie zera (tab. 1). Również w klasach zawartości próch nicy można zaobserwować powyższą prawidłowość, a współczynniki 'ko relacji między granicą płynności a wskaźnikiem plastyczności są bardzo wysokie (tab. 2, 3). Przy analizowaniu badanych zależności w klasach zawartości iłu koloidalnego nie stwierdziliśmy istotnych korelacji między granicami konsystencji a wskaźnikiem plastyczności (tab. 4, 5), co jest następstwem istotnej zależności zarówno granicy płynności, jak i granicy plastyczności od próchnicy i braku tej zależności w przypadku wskaźnika plastyczności.
P Ę C Z N IE N IE
We wszystkich 'klasach zawartości próchnicy można zaobserwować decydujący wpływ frakcji < 0,002 mm na wartość pęcznienia (tab. 2, 3), co potwierdza dane [11] o zależności między pęcznieniem a składem me chanicznym gleby. Dla ogółu próbek współczynnik korelacji jest.również wysoki (tab. 1). Należy zaznaczyć, że proste regresji przeprowadzone przez zbiory punktów z klasy < 1% i 1-2% próchnicy mają przebieg prawie Mentyczny (rys. 9, tab. 6), natomiast odchyla się wyraźnie prosta w
y-Rys. 9
Próchnica-Humus - % Rys. 10
Rys. 9. Zależność pęcznienia od iłu koloidalnego w klasach zawartości próchnicy objaśnienia jak na rys. 1
Dependence of sw etlling on colloidal clay in the humus content classes explanations— as in Fig. 1
Rys. 10. Zależność pęcznienia od próchnicy w klasach zawartości iłu koloidalnego objaśnienia ja k na rys. 2
Dependence of sw elling on humus in the colloidal clay classes explanation— as in Fig. 2
96 H. Turski, H. Domżał, A. Słowińska-Jurkiewicz
kreślona dla klasy > 2% próchnicy. Analiza statystyczna nie wykazała jednak silnego wpływu próchnicy na pęcznienie gleb lessowych. Współ czynniki korelacji obliczone dla poszczególnych klas zawartości iłu ko loidalnego oraz dla ogółu próbek są nieistotne (tab. 1, 4, 5). Istotny, lecz niezbyt wysoki (r = 0,534) jest jedynie współczynnik korelacji dla zbioru próbek z poziomów próchnicznych (tab. 1).
W N I O S K I
Na podstawie przeprowadzonych badań i analizy statystycznej można sformułować następujące wnioski:
1. Czynnikiem decydującym o wartościach maksymalnej higrosko- pijności w glebach lessowych jest frakcja iłu koloidalnego. Od zawartości próchnicy maksymalna higroskopijność jest uzależniona w znacznie słab szym stopniu.
2. Maksymalna higroskopijność jest bardzo silnie skorelowana w kla sach zawartości próchnicy z granicą płynności, wskaźnikiem plastycz ności i pęcznieniem, z wyjątkiem klasy < 1% próchnicy; nie stwierdzono natomiast zależności między maksymalną higroskopijnością a granicą pla styczności.
3. Istnieje istotna i bardzo wysoka korelacja między granicą płyn ności a iłem koloidalnym w glebach lessowych o zawartości próchnicy
< 2%. у Щ
4. Najsilniejszą zależność między granicą płynności a próchnicą za obserwowano w klasie poniżej 5% iłu koloidalnego. Współczynniki ko relacji w pozostałych klasach są również istotne.
5. Wilgotność granicy plastyczności gleb lessowych jest ściśle do datnio skorelowana z zawartością próchnicy.
6. Związek między granicą plastyczności a iłem koloidalnym kształ tuje się różnorodnie, zależnie od zawartości próchnicy w glebie. Przy za wartości próchnicy < 1% korelacja między granicą plastyczności a iłem koloidalnym jest dodatnia i istotna, przy zawartości 1-2% próchnicy — bliska zera, natomiast w klasie > 2 % próchnicy — ujemna.
7. Wartości wskaźnika plastyczności są uzależnione przede wszystkim od ilości frakcji iłu koloidalnego. W pływ próchnicy na wielkość wskaź nika plastyczności jest bardzo mały.
8. Ił koloidalny decyduje również o kształtowaniu się wartości pęcz nienia gleb lessowych. Korelacja między pęcznieniem a próchnicą jest bardzo niska.
W p ływ frakcji koloidalnej na właściwości wodne lessów 97
L I T E R A T U R A
[1] С i o n i A .: A spetti e considerazioni sulle proprieta dinamiche dei terreni agrari. M acchine a m otori agricoli. 28, 1970, 9, 123-144.
[2] G r a b o w s k a - O l s z e w s k a B.: W łasności fizyczno-m echaniczne u tw orów lessowych północnej i północno-wschodniej części świętokrzyskiej strefy les sowej na tle ich litologii i stratygrafii oraz w a ru n k ó w w ystępowania. Biul. geol., W yd . U n iw . W arsz. 1963, 68-181.
[3] M a l i n o w s k i J.: B u d o w a geologiczna i w łasności geotechniczne lessów Roztocza i Kotliny Zam ojskiej między Szczebrzeszynem i Turobinem . W a r szaw a 1964.
[4] M a l i n o w s k i J.: B ad an ia geologiczno-inżynierskie lessów. W y d . geol., W a r szaw a 1971.
[5] M ł y n a r e k Z., R z ą s a S.: Granice A tterberga glin zw ałow ych zlodowacenia środkowopolskiego (Riss) N iziny W ielkopolskiej. Arch, hydrotechn. 15, 1968, 2. [6] M ł y n a r e k Z.: W p ły w w łaściw ości gliny zw a ło w ej zlodowacenia śro d kow o polskiego (Riss) na granicę płynności. A rch, hydrotechn. 16, 1969, 1, 105-114. [7] P i a s k o w s k i A .: Fizyczne, fizykochemiczne i chemiczne w łaściw ości b u dowlanych gruntów spoistych. Prace Inst. Techn. Bud. Ser. 2, A rk ad y, W a r szaw a 1963.
[8] Pod staw y agrofizyki. P raca zbiorowa. P W R iL , W a rs z a w a 1967. [9] R o d e A .: W od a w glebie. P W R iL , W a rsz a w a 1956.
[10] T o m a s z e w s k i J.: Geneza i ew olucja gleb w ytw orzonych na lessie L u b e l szczyzny. M at. ze Z jaz d u nauk. P T G w L u blin ie 1953.
[11] T r z e с k i S.: Zm iany objętościowe gleb o różnej zbitości pod w p ły w e m n a w ilżan ia oznaczone zm odyfik ow aną m etodą W asiliew a. Rocz. glebozn. 23, 1972, 1, 153-164.
[12] U z i a k S.: C lay m inerals in soils form ed from loess. A nn. U M C S 15, Sec. B, 2, 1960.
[13] W ę d z i ń s k i W .: W łaściw ości fizykom echaniczne gruntów lessowych N o w e j Huty. Rozpr. hydrot. Poznań 1960, 7, 113-130.
Р. Т У Р С К И , Г. Д О М Ж А Л , А . С Л О В И Н Ь С К А -Ю Р К Е В И Ч В Л И Я Н И Е К О Л Л О И Д Н О Й Ф Р А К Ц И И С У Ч Е Т О М Г У М У С А Н А М А К С И М А Л Ь Н У Ю Г И Г Р О С К О П И Ч Н О С Т Ь , П Р Е Д Е Л Ы К О Н С И С Т Е Н Ц И И И Н А Б У Х А Н И Е Л Е С С О В Ы Х П О Ч В Институт почвоведения и агрохимии, Сельскохозяйственная академия в Лю блине Р е з юме И зучалось влияние коллоидного ила и гумуса на формирование значений максимальной гигроскопичности, пределов консистенции и набухание почв, лессивированных и черноземных, образовывающихся из лесса. Д ля исследо ваний отобрано 37 почвенных образцов в округе В ы ж ы н а Л ю бельска (Л ю блинская возвышенность). Н а основании получены х результатов бы ли вычи слены коэффициенты корреляции, между максимальной гигроскопичностью, пределами консистенции, показателем пластичности и набуханием и содерж
98 R. Turski, H. Domżał, A. Słowińska-Jurkiewicz нием коллоидного и ла и гу’муса. В ы числялись тоже коэффициенты к орр еля ции между всеми испытуемыми признаками (таб. 1, 2, 3, 4, 5). Статистическую обработку данных проводили для отдельных классов содержания ф ракции < 0,002 мм ( < 5%, 5-10%, 10-17%, > 17%) и гумуса ( < 1%, 1-2%, > 2%), а также для результатов в целом. В случае установления взаимозависимости между испытуемыми свойствами и количествами коллоидного ила или гумуса вы чи слялись уравнения простых регрессии (табл. 6). Н а основании проведенных испытаний и 'математической обработки данных сделаны следующие выводы: 1. Фактором решающим о величине максимальной гигроскопичности в л ес совых почвах является фракция коллоидного ила. От содержания гумуса ма ксимальная гигроскопичность зависит в значительно меньшей степени. 2. М аксим альная гигроскопичность очень сильно коррелирует в классах содержания гумуса с пределом текучести, показателем пластичности и набу ханием. За исключением класса < 1% гумуса не установлено однако зависи мости между ’максимальной гигроскопичностью и пределом пластичности. 3. Имеется существенная и очень высокая корреляция между пределом текучести и коллоидным илом в лессовых почвах содерж ащ их < 2% гумуса. 4. Н аиболее сильно выраженная зависимость между пределом текучести и гумусом была отмечена в классе < 5% коллоидного ила. Коэффициенты к ор реляции в остальных классах тоже достоверны. 5. Влаж ность предела пластичности лессовых почв тесно положительно коррелирует с содержанием гумуса. 6. Связь между пределом пластичности и коллоидным илом формируется по р а з н о м у , в зависимости от содержания гумуса в почве. П ри содержании гумуса < 1% корреляция между пределом пластичности и коллоидным илом является положительной и достоверной, при содержании 1-2% гумуса — близка нулю, но в классе > 2% гумуса она отрицательна. 7. Значения показателя пластичности обусловлены прежде всего количе ством фракции коллоидного ила. Влияние гумуса на величину показателя п л а стичности очень невелико. 8. К оллоидны й ил имеет тоже решающее значение в формировании вели чин набухания лессовых почв. К орреляция ’между набуханием и гумусом я в ляется очень низкой. R. T U R S K I, Н. D O M Ż A Ł , A . SŁO WUŃTS K A -J U R K IE W IC Z E F F E C T O F C O L L O I D A L F R A C T IO N A T C O N S ID E R A T IO N O F H U M U S O N M A X I M A L H Y G R O S C O P IC IT Y , C O N S IS T E N C Y R A N G E A N D S W E L L I N G O F L O E S S S O IL S
Institute of Soil Science and A gricu ltu ral Chem istry A gricu ltu ral U niversity of L u blin
S u mma r y
The investigations on colloidal clay and humus effect cm form ing m axim al hygroscopicity value, consistency range and sw elling of brow n soils, soils lessivés and chernozems developed from loess w ere carried out. F o r the investigations 37 soil samples from the L u b lin U p lan d w ere taken. On the basis of the results obtained coefficients of corrélation between m axim al hygroscopicity, consistency
W pływ frakcji koloidalnej na właściwości wodne lessów 99
range and sw elling on the one hand and colloidal clay and humus content on the other w ere calculated. The coefficients of correlation between all the features investigated w ere calculated as w e ll (Tables 1, 2, 3, 4, 5). The statistical calculations w ere carried out fo r particular classes of content of the fraction <0.002 mm ( < 5 % , 5-10%, 10-17%, > 1 7 % ) and of humus (< 1 % , 1-2%, > 2 % ) and fo r wholeness of the results. In the case of occurrence of any interrelation between the features investigated on the one hand and colloidal clay and humus on the other the equations of regression straight lines w ere calculated (T able 6).
On the basis of the investigations and statistical analysis the fo llo w in g con clusions have been draw n:
1. The factor determ ining the m axim al hygroscopicity values in loess soils is the colloidal clay fraction. On the humus content the m axim al hygroscopicity depends to a much less degree.
2. The m axim al hygroscopicity is very closely correlated in the humus content classes with the fluidity limit, plasticity index and swelling. H ow ever, w ith e x ception of the humus content class < 1%, no interrelation between the m axim al hygroscopicity and plasticity lim it has been found.
3. There exists a significant and very close correlation between the fluidity lim it and colloidal clay in loess soils with the humus content of < 2%.
4. The closest interrelation between the fluidity limit and humus w as observed in the class < 5% of colloidal clay. The correlation coefficients in the rem aining classes are significant too.
5. The m oisture of the plasticity lim it of loess soils shows a close positive correlation with the humus content.
6. The interrelation between the plasticity limit and colloidal clay is different, depending on the humus content in soil. A t the humus content of < 1% the corre lation betw een the plasticity lim it and colloidal clay is positive and significant one, at the humus content of 1-2% it is near zero and in the class of > 2 % of humus— negative one.
7. The plasticity index values depend, first of all, on amount of the colloidal clay fraction. The humus effect on the plasticity index m agnitude is quite in significant one.
8. C olloidal clay determines also the form ation of loess soil sw elling values. The correlation between sw elling and humus content is very lo w one.
Doc. dr hab. Ryszard Turski W płyn ęło do P T G w grudniu 1972 Instytut Gleboznaw stwa
i Chem ii R oln ej A R Lublin, ul. Leszczyńskiego 9
