Классификация почв

Систематическая классификация почв

Образцы почвенных горизонтов, относящихся к разным типам почв

Классификация почв занимается систематической категоризацией почв на основе отличительных характеристик , а также критериев, определяющих выбор при использовании.

Обзор

Классификация почв является динамичным предметом, от структуры системы до определений классов и применения в полевых условиях. К классификации почв можно подходить с точки зрения почвы как материала и почвы как ресурса.

Надписи в храме Гора в Эдфу описывают классификацию почв, которую использовал Танен для определения того, какой храм строить на каком месте. ^[1] Древнегреческие ученые разработали ряд классификаций, основанных на нескольких различных качествах почвы. ^[2]

Инженерное дело

Инженеры-геотехники классифицируют грунты в соответствии с их инженерными свойствами, поскольку они связаны с использованием в качестве опоры фундамента или строительного материала. Современные инженерные системы классификации разработаны для обеспечения легкого перехода от полевых наблюдений к базовым прогнозам инженерных свойств и поведения грунта.

Наиболее распространенной инженерной системой классификации почв в Северной Америке является Единая система классификации почв (USCS). USCS имеет три основные группы классификации: (1) крупнозернистые почвы (например, пески и гравий ); (2) мелкозернистые почвы (например, илы и глины ); и (3) высокоорганические почвы (называемые « торф »). USCS далее подразделяет три основных класса почв для ясности. Она отличает пески от гравия по размеру зерен, классифицируя некоторые как «хорошо сортированные», а остальные как «плохо сортированные». Илы и глины различаются по пределам Аттерберга почв , и, таким образом, почвы разделяются на «высокопластичные» и «низкопластичные». Умеренно органические почвы считаются подразделениями илов и глин и отличаются от неорганических почв изменениями в их свойствах пластичности (и пределах Аттерберга) при высыхании. Европейская система классификации почв (ISO 14688) очень похожа, отличаясь в основном кодированием и добавлением классификации «промежуточной пластичности» для илов и глин, а также незначительными деталями.

Другие системы классификации инженерных почв в Соединенных Штатах включают Систему классификации почв AASHTO , которая классифицирует почвы и заполнители относительно их пригодности для строительства дорожных покрытий, и Модифицированную систему Бурмистера , которая работает аналогично USCS, но включает больше кодов для различных свойств почвы. ^[3]

Полное геотехническое инженерное описание почвы также будет включать другие свойства почвы, включая цвет, содержание влаги на месте, прочность на месте и несколько больше подробностей о материальных свойствах почвы, чем предусмотрено кодом USCS. USCS и дополнительное инженерное описание стандартизированы в ASTM D 2487. ^[4]

Наука о почве

Треугольник текстуры почвы, демонстрирующий систему классификации USDA на основе размера зерна

Для почвенных ресурсов опыт показал, что естественный системный подход к классификации , т. е. группировка почв по их внутренним свойствам ( морфологии почвы ), поведению или генезису , приводит к классам, которые можно интерпретировать для множества различных видов использования. Различные концепции педогенеза и различия в значимости морфологических особенностей для различных видов землепользования могут повлиять на подход к классификации. Несмотря на эти различия, в хорошо построенной системе критерии классификации группируют схожие концепции, так что интерпретации не сильно различаются. Это контрастирует с техническим системным подходом к классификации почв, где почвы группируются в соответствии с их пригодностью для определенного использования и их эдафическими характеристиками.

Естественные системные подходы к классификации почв, такие как Французская система ссылок на почвы (Référentiel pédologique français), основаны на предполагаемом генезисе почв. Были разработаны такие системы, как таксономия почв USDA и Всемирная справочная база по почвенным ресурсам , ^{[5] [6],} которые используют таксономические критерии, включающие морфологию почв и лабораторные тесты, для информирования и уточнения иерархических классов. Другой подход — это численная классификация, также называемая ординацией , где почвенные индивидуумы группируются с помощью многомерных статистических методов, таких как кластерный анализ . Это создает естественные группировки, не требуя никаких выводов о генезисе почв.

В почвенном обследовании , как это практикуется в Соединенных Штатах, классификация почв обычно означает критерии, основанные на морфологии почвы в дополнение к характеристикам, разработанным во время формирования почвы . Критерии предназначены для руководства выбором в землепользовании и управлении почвой . Как указано, это иерархическая система, которая является гибридом как естественных, так и объективных критериев. Таксономия почв USDA предоставляет основные критерии для дифференциации единиц почвенной карты. Это существенный пересмотр таксономии почв USDA 1938 года , которая была строго естественной системой. Классификация USDA была первоначально разработана Гаем Дональдом Смитом , директором исследований почвенного обследования Министерства сельского хозяйства США . ^[7] Единицы почвенной карты, основанные на таксономии почв, дополнительно сортируются по классам, основанным на технических системах классификации. Классы пригодности земель , влажные почвы и основные сельскохозяйственные угодья являются некоторыми примерами.

Европейский союз использует Всемирную справочную базу почвенных ресурсов (WRB), в настоящее время действительна четвертая редакция. ^[5] Согласно первой редакции WRB (1998 г.), ^[8] брошюра «Почвы Европейского союза» ^[9] была опубликована бывшим Институтом окружающей среды и устойчивого развития (ныне: Отдел земельных ресурсов Европейского центра почвенных данных/ESDAC).

В дополнение к научным системам классификации почв существуют также народные системы классификации почв. Народные таксономии использовались на протяжении тысячелетий, в то время как научно обоснованные системы являются относительно недавними разработками. ^[10] Знания о пространственном распределении почв значительно возросли. SoilGrids — это система для автоматизированного картирования почв, основанная на моделях, подобранных с использованием почвенных профилей и экологических ковариационных данных. В глобальном масштабе она предоставляет карты с пространственным разрешением 1,00–0,25 км. ^[11] Независимо от того, может ли устойчивость быть конечной целью управления мировыми почвенными ресурсами, эти новые разработки требуют, чтобы изученные почвы были классифицированы и получили собственное название. ^[12]

OSHA

Управление по охране труда и промышленной гигиене США (OSHA) требует классификации почв для защиты рабочих от травм при работе в котлованах и траншеях. OSHA использует три классификации почв и одну для скальных пород, основанные в первую очередь на прочности, но также и на других факторах, которые влияют на устойчивость склонов выемки: ^[13]

• Стабильная горная порода : твердый природный минеральный материал, который можно извлекать с вертикальных сторон и который остается нетронутым при обнажении.
• Тип A — связные, пластичные грунты с неограниченной прочностью на сжатие более 1,5 тонны на квадратный фут (tsf) (144 кПа), отвечающие ряду других требований (что вызывает боковое давление грунта 25 psf на фут глубины ^[14] )
• Тип B — связные грунты с неограниченной прочностью на сжатие от 0,5 tsf (48 кПа) до 1,5 tsf (144 кПа) или нестабильные сухие скальные породы, или грунты, которые в противном случае были бы отнесены к типу A (боковое давление грунта 45 psf на фут глубины ^[14] )
• Тип C - зернистые грунты или связные грунты с неограниченной прочностью на сжатие менее 0,5 тсф (48 кПа) или любые погруженные или свободно просачивающиеся грунты или грунты с неблагоприятным залеганием (боковое давление грунта 80 пс на фут глубины ^[14] )
• Тип C60 — подтип почвы типа C, хотя и не признан OSHA официально как отдельный тип, вызывает боковое давление грунта в 60 фунтов на квадратный фут на фут глубины ^{[15] [16]}

Каждая из классификаций грунта влияет на способ, которым должна производиться выемка грунта, или на защиту (уклон, подпорки, экранирование и т. д.), которая должна быть предусмотрена для защиты рабочих от обрушения вырытого берега. ^{[17] [18]}

Смотрите также

• Система классификации почв AASHTO
• Австралийская классификация почв
• Канадская система классификации почв
• Французская классификация почв
• Классификация почв ФАО (1974-1998)
• Международный комитет по антропогенным почвам ( ICOMANTH )
• Единая система классификации почв
• Таксономия почв Министерства сельского хозяйства США
• Всемирная справочная база почвенных ресурсов (WRB) (1998-)

Ссылки

1. Retallack, Gregory J. (2022). «Священные почвы Древнего Египта». Geoderma . 428 : 116191. Bibcode : 2022Geode.428k6191R. doi : 10.1016/j.geoderma.2022.116191 . S2CID  253191277.
2. https://cpb-us-e1.wpmucdn.com/blogs.uoregon.edu/dist/d/3735/files/2013/07/antiquity-2008-1l4ladp.pdf
3. "Donald M. Burmister". Civil.columbia.edu. Архивировано из оригинала 2012-04-15 . Получено 2014-06-11 .
4. Классификация грунтов для инженерных целей: Ежегодник стандартов ASTM, D 2487-83, т. 04, Американское общество по испытаниям и материалам, 1985, стр. 395–408, архивировано из оригинала 2010-09-14 , извлечено 2015-05-08
5. IUSS Working Group WRB (2022). "Всемирная справочная база по почвенным ресурсам, четвертое издание" (PDF) . Международный союз почвоведения, Вена . Получено 27.09.2023 .
6. H.-P. Blume, P. Schad (2015). "90 лет классификации почв IUSS" (PDF) . Бюллетень IUSS 126, 38–45. Архивировано из оригинала (PDF) 2018-09-06 . Получено 2018-12-09 .
7. Донован, Алан (1981-08-29). «Гай Д. Смит, 73 года, эксперт по почвам Министерства сельского хозяйства США, умер». Washington Post . ISSN  0190-8286. Архивировано из оригинала 15.11.2017 . Получено 15.11.2017 .
8. ISSS-ISRIC-FAO (1998). "Всемирная справочная база по почвенным ресурсам". World Soil Resources Reports 84, FAO, Rome. Архивировано из оригинала 2018-12-16 . Получено 2018-12-13 .
9. Г. Тот, Л. Монтанарелла, В. Столбовой, Ф. Мате, К. Бодис, А. Джонс, П. Панагос, М. Ван Лидекерке (2008). «Почвы Европейского Союза» (PDF) . Европейская комиссия, Люксембург.{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
10. Системы классификации почв Архивировано 2006-09-07 на Wayback Machine . URL последний доступ 2006-04-18
11. Хенгль, Т; и др. (2017). «Глобальная сеточная информация о почве на основе машинного обучения». PLOS ONE . 12 (2): e0169748. doi : 10.1371 /journal.pone.0169748 . PMC 5313206. PMID  28207752. 
12. Certini, G; Scalenghe, R (2019). «Безымянные почвы, упущенные возможности». Environmental Science & Technology . 53 (15): 8477–8478. Bibcode : 2019EnST...53.8477C. doi : 10.1021/acs.est.9b03050 . PMID  31293149.
13. "Правила техники безопасности и охраны труда при строительстве. Подраздел P, Раскопки, Приложение A". Osha.gov. 9 августа 1994 г. Архивировано из оригинала 5 марта 2016 г. Получено 2015-05-07 .
14. "Правила техники безопасности и охраны труда при строительстве. Подраздел P, Раскопки, Приложение C". Osha.gov. 9 августа 1994 г. Архивировано из оригинала 28 августа 2017 г. Получено 28 августа 2017 г.
15. "Гофрокартон, табличные данные" (PDF) . Pacific Shoring, LLC. 1 января 2012 г. Архивировано (PDF) из оригинала 22 августа 2016 г. Получено 8 августа 2016 г.
16. "Классификация почв. - Управление по охране труда и промышленной безопасности". www.osha.gov . Архивировано из оригинала 2016-08-27 . Получено 2016-08-08 .
17. "Методы отбора проб и анализа | Классификация грунтов для раскопок, ID-194". Osha.gov. Архивировано из оригинала 2014-03-19 . Получено 2014-06-11 .
18. "Правила техники безопасности и охраны здоровья при строительстве. Подраздел P, Раскопки, Приложение B". Osha.gov. 9 августа 1994 г. Архивировано из оригинала 15 июля 2014 г. Получено 11 июня 2014 г.

Дальнейшее чтение

Действующая международная система

• Буол, SW, Саутхард, RJ, Грэм, RC и Макдэниел, PA (2003). Генезис и классификация почв, 5-е издание. Iowa State Press - Блэквелл, Эймс, IA.
• Driessen, P., Deckers, J., Spaargaren, O., & Nachtergaele, F. (ред.). (2001). Конспект лекций по основным почвам мира. Рим: ФАО.
• В. Цех, П. Шад, Г. Хинтермайер-Эрхард: Почвы мира. Шпрингер, Берлин, 2022. ISBN 978-3-540-30460-9. 
• Рабочая группа IUSS WRB: Всемирная справочная база почвенных ресурсов, четвертое издание. Международный союз почвоведов, Вена, 2022. ISBN 979-8-9862451-1-9 ([1]). 
• P. Schad: Всемирная справочная база по почвенным ресурсам — ее четвертое издание и ее история. В: Journal of Plant Nutrition and Soil Science 186, 2023, S. 151–163. doi: 10.1002/jpln.202200417 ([2]).

Действующие национальные системы

• Комитет экспертов по обследованию почв Министерства сельского хозяйства Канады. (1987). Канадская система классификации почв (2-е изд.). Оттава: Издательский центр правительства Канады.
• Avery, BW (1980). Классификация почв Англии и Уэльса: высшие категории. Крэнфилд, Англия: Университет Крэнфилда, Центр исследования почв и земель/Национальный институт почвенных ресурсов.
• Байз Д. и Жирар MC (ред.). (1995). Référentiel pédologique 1995. Париж: Национальный институт агрономических исследований.
• Байз Д. и Жирар MC (ред.). (1998). Надежная справочная база по почвам: «Référentiel Pédologique» (английский перевод Ходжсона Дж. М., Эскенази Н. Р. и Байза Д. изд.). Париж: Национальный институт агрономических исследований.
• Байз Д. и Жирар MC (ред.). (2008). Référentiel Pédologique, тройное издание. Французская ассоциация по изучению солнца (Afes). Версаль, Франция.
• Хьюитт, А.Е. (1992). Классификация почв в Новой Зеландии: наследие и уроки. Australian Journal of Soil Research, 30, 843-854.
• Хьюитт, А.Е. (2010). Классификация почв Новой Зеландии, третье издание. Manaaki Whenua - Landcare Research. Линкольн, Кентербери, Новая Зеландия.
• Isbell, RF и Национальный комитет по почвам и рельефу. (2016). Австралийская классификация почв, второе издание. CSIRO. Клейтон-Саут, Виктория, Австралия.
• Рабочая группа по классификации почв. (2018). Классификация почв: естественная и антропогенная система для Южной Африки, третье издание. Совет по сельскохозяйственным исследованиям; Институт почвы, климата и воды. Претория, ЮАР.
• Soil Survey Staff. (1999). Таксономия почв: базовая система классификации почв для проведения и интерпретации почвенных обследований (2-е изд.). Вашингтон, округ Колумбия: Служба охраны почв Министерства сельского хозяйства США.

Современные технические системы

Технические системы классификации почв фокусируются на представлении некоторых конкретных аспектов или качеств почвы, а не на прямой педогенетической классификации. Такие технические классификации разрабатываются с учетом конкретных приложений, таких как отношения почва-вода, оценка качества земли или геотехническая инженерия.

• Бурман, Д. Б., Холлис, Дж. М. и Лилли, А. (1995). Гидрология типов почв: гидрологически обоснованная классификация почв Соединенного Королевства (№ 126): Институт гидрологии Великобритании.
• Клингебель, А.А. и Монтгомери, П.Х. (1961). Классификация возможностей земли. Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США.
• Санчес, П. А., Палм, К. А. и Буол, С. В. (2003). Классификация почв по плодородности: инструмент для оценки качества почв в тропиках. Geoderma, 114(3-4), 157-185.
• Американское общество по испытаниям и материалам, 1985, D 2487-83, Классификация грунтов для инженерных целей: Ежегодник стандартов ASTM. Том 04.08, стр. 395–408.

Более ранние системы, представляющие исторический интерес

• Болдуин, М., Келлог, К. Э. и Торп, Дж. (1938). Классификация почв. В Почвы и люди: Ежегодник сельского хозяйства (стр. 979–1001). Вашингтон, округ Колумбия: Министерство сельского хозяйства США.
• Саймонсон, Р. В. (1989). Исторические аспекты обследования и классификации почв с упором на Соединенные Штаты, 1899-1970. Вагенинген, Нидерланды: Международный справочно-информационный центр по почвам (ISRIC).

Принципы

• Эсваран, Х., Райс, Т., Аренс, Р. и Стюарт, БА (редакторы). (2002). Классификация почв: всемирный настольный справочник. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press.
• Батлер, Б. Э. (1980). Классификация почв для обследования почв. Оксфорд: Oxford Science Publications. Наука, 96,
• Клайн, МГ (1949). Основные принципы классификации почв. Почвоведение, 67(2), 81-91.
• Клайн, МГ (1963). Логика новой системы классификации почв. Почва 17-22.
• Вебстер, Р. (1968). Основные возражения против 7-го приближения. Журнал почвоведения, 19, 354-366.
• Терцаги Карл (1924). Механика грунтов в инженерной практике, Wiley-Interscience; 3 подиздания (январь 1996, ISBN 0-471-08658-4 ) 
• Кевин Харт (1923). Основал его

Числовая классификация

• МакБратни, А. Б. и де Груйтер, Дж. Дж. (1992). Континуальный подход к классификации почв с помощью модифицированных нечетких k-средних с дополнительными оценками. Журнал почвоведения, 43(1), 159-175.

Внешние ссылки

• Сборник информации по обследованию почв в режиме онлайн - Классификация почв для обследования почв, Д. Г. Росситер
• Классификация почв OSHA