V seznamu geodetických prací občas najdete i takovou službu, jako je stanovení složení zeminy. Tento postup se provádí za účelem získání informací o obsahu částic v půdě v konkrétní oblasti. Při stavebních pracích je stanovení takového složení vyžadováno zřídka, ale v zemědělství a geologických průzkumných činnostech je nepostradatelné. V tomto případě může být granulometrické složení stanoveno různými metodami. Výběr jedné z nich závisí na mnoha faktorech a podmínkách.
Obecné informace o distribuci velikosti částic
Pod granulometrickým složením se rozumí přítomnost mechanických prvků v půdě. Navíc v tomto případě lze půdu považovat za obecné označení půdy, která může být i umělá. Pokud jde o částice, mohou mít různé vlastnosti a původ. Existují také různé typy kompozic v koncentraci. Například distribuce velikosti částic písku bude víceméně homogenní, i pokud jde o obsah částic určité frakce. Odborníci poznamenávají, že minimální velikost prvků, které jsou schopny identifikovat praktikované techniky této analýzy,je pouze 0,001 mm.
V souladu s GOST se rozlišuje šest typů frakcí - jedná se o stejné částice písku, kvádry, štěrk, jíl atd. Každá frakce má nejen svůj vlastní rozsah standardních velikostí, ale také biologický původ. Zároveň bychom si neměli myslet, že granulometrické složení charakterizuje pouze obsah malých částic. GOST pod číslem 12536-79 také poznamenává, že maximální velikost frakce, která je brána v úvahu jako nedílná součást půdy, dosahuje 200 mm. Jedná se především o boulderové prvky, které mohou být velké. Nejmenší frakcí je jíl, i když mu v tomto ukazateli mohou konkurovat částice písku.
Klasifikace velikosti zrna
Kromě dílčí gradace půd existují další principy klasifikace. Jeden z nich zajišťuje separaci na základě obsahu jílových částic. V tomto případě je také zohledněn charakter tvorby půdy a je odhalena dominantní frakce. Alternativní klasifikací je určení typu složení prostřednictvím přítomnosti prvků písku, prachu a stejné hlíny. To znamená, že určitým způsobem bude takové rozdělení velikosti částic určeno kombinovaným principem s komplexní prezentací informací o prvcích v něm obsažených. Je důležité poznamenat, že vzhledem k podobnosti mezi těmito dvěma přístupy ke klasifikaci sloučenin je v praxi poměrně obtížné je rozlišit.
Přímé metody pro určení složení
Existují dvě zásadně odlišné skupiny způsobů, jak určit mechanické složení půdy. Jedna z nich je nepřímá a určená k identifikaci vzorců tvorby půdy v určité oblasti a druhá představuje segment přímých metod založených na technických prostředcích analýzy. Zejména skupina přímých metod může využívat speciální přístroje, zařízení a přípravky, které umožňují stanovit parametry částic s vysokou mírou přesnosti. Zejména lze použít elektronové a optické mikroskopy, které realizují mikrometrické vyšetření. Přímá metoda umožňuje přesněji určit granulometrické složení půdy, avšak vzhledem ke složitosti technické organizace procesu a vysokým nákladům se používá velmi zřídka.
Nepřímé metody určování složení
Tato skupina metod pro stanovení složení obvykle zahrnuje metody, které jsou založeny na použití různých vzorů ve struktuře zkoumané směsi. Zejména lze identifikovat závislosti mezi samotnými prvky pole, ale nejčastěji se předpokládá komplexní analýza. To znamená, že při srovnávacím procesu jsou brány v úvahu i další charakteristiky půdy, včetně vlhkosti, suspenzních vlastností, dynamiky sedimentace atd. Nepřímé metody pro stanovení distribuce velikosti částic zahrnují také optické a hydrometrické metody záznamu fyzikálních vlastností. Nejnovější technologie navíc umožňují využití přirozeného modelování sedimentace. Pokud porovnáme tuto linii analýzy s přímými metodami,pak mezi jeho nevýhody patří malá přesnost. Pokud je tedy nutné provést jednorázovou studii na konkrétním místě, bude stále výhodnější přímá metoda. Ale ve velké a pravidelné práci jsou ekonomicky opodstatněné pouze nepřímé metody.
Areometrická metoda
Jedná se o vysoce specializovanou, i když populární techniku, která je založena na principech vytěsnění tekutiny. Ve skutečnosti takto funguje hustoměr používaný v procesu analýzy. Samotný princip funguje podle pravidla, podle kterého bude objem vytlačené kapaliny ekvivalentní hmotnosti nahrazené novým tělesem. Pouze v případě praxe hydrometrických technik se granulometrické složení půdy zjišťuje prostřednictvím odebrané suspenze. Zejména odborník v oboru také kontroluje odchylky od dříve získaných dat ponořením částic do vody. Obvykle se taková analýza provádí sériově a v každém případě se pracuje na určení jedné charakteristiky - hustoty. Opět na základě vztahu částic a podmínek jejich pobytu v půdě je tímto způsobem možné určit frakční a mechanické složení.
Metoda pipety
V tomto případě je také použito kapalné médium, které umožňuje rozlišit jednotlivé částice podle jejich vlastností. Odebraný vzorek se ponoří do vody, poté se zaznamená rychlost pádu prvků kompozice. Po určité době je analýza ukončena a usazené částice jsou odstraněny. Vzorek se poté suší, měří a tvarujeProtokol o zkoušce. Zpravidla se stanovení distribuce velikosti částic touto metodou používá při analýze jílovitých zemin. To je způsobeno právě tím, že částice v takové půdě mají jemnou frakci, kterou lze analyzovat rychlostí pádu v kapalném médiu.
Rutkowského metoda
Stejně jako všechny nepřímé metody analýzy složení není tato technika příliš přesná a poskytuje pouze obecnou představu o prvcích obsažených ve studované hmotě. Samotný princip stanovení charakteristik částic Rutkowského metodou je založen na dvou parametrech. Za prvé se jedná o stejnou rychlost pádu prvku v kapalném médiu. Ale v tomto případě se závislost nesleduje mezi rychlostí a původem částice, ale ve vztahu k dynamice ponoření do velikosti. A druhý parametr, který umožňuje určit granulometrické složení půdy pomocí této techniky, je založen na schopnosti částic bobtnat ve stejném vodném prostředí. Tato část analýzy odhaluje jak fyzikální, tak v některých ohledech i chemické vlastnosti hmoty.
Sítovací metoda
Jedná se o jednu z nejstarších a nejběžnějších metod pro stanovení složení půdy. Je založena na použití speciálních sad sít, která propustí stejně velké frakce a nepropustí částice s většími parametry. Metoda je jednoduchá a cenově dostupná, proto se často používá ve stavebnictví, kde není možné organizovat složité metody nepřímé analýzy. Kontrola složení přes síto však není možnálze s jistotou připsat přímým metodám. Taková analýza však neumožní určit například granulometrické složení hornin se stejnou přesností jako mikrometrická studie. Pravda, přesnost bude do značné míry záviset na analytickém nástroji – tedy sadě sít. Existují dvě kategorie těchto zařízení. Jedna z nich se zaměřuje na práci s proséváním bez praní. V tomto případě mají články velikost 0,5 až 10 mm. Další skupinu představují síta s frakcí průchodu od 0,1 do 10 mm.
Jak distribuce velikosti částic ovlivňuje rostliny?
Jak frakce, tak zastoupení různých minerálů ovlivňují agrotechnické vlastnosti půdy. Zejména složení může určovat vodně-vzduchové prostředí půdy, její sklon k erozním procesům, agregaci, hustotu, biologické a chemické kvality. Takže například písčité a jílovité půdy způsobují, že prostředí je slabé z hlediska výměny vzduchu a vlhkosti. To škodí většině rostlin – zejména pěstovaných v rámci zemědělské půdy, kde je úrodná vrstva ovlivněna i charakterem pěstování. Ale granulometrické složení je pro vegetaci důležité ani ne tak z hlediska struktury a hustoty, jako z hlediska obsahu užitečných prvků. Někdy přítomnost hořčíku, fosforu a solí sama o sobě poskytuje optimální vrstvu živného základu, čímž eliminuje potřebu dalších hnojiv.
Závěr
Příklad technologických přístupů k analýze rozložení velikosti částic půdy ukazuje, jak nejnovější měřicí přístroje nejsou konkurenceschopné s výzkumnými metodami využívajícími elementární fyzikální pravidla a vzory. Samozřejmě nelze říci, že by stanovení granulometrického složení půdy mikrometrickým rozborem prohrávalo s nepřímými metodami z hlediska kvality provedení. Z hlediska praktičnosti je ale efektivnější právě druhá skupina. Přitom samotný koncept používání vysoce přesných technických prostředků není vůbec zrušen. Nejslibnější metody zahrnují pouze kombinaci dvou principů výzkumu.
