Фракции песка по крупности: Фракции песка, мелкий, средний и крупный, таблица

Содержание

Фракции песка, мелкий, средний и крупный, таблица

Фракции песка в значительной мере определяют его прочностные характеристики, фильтрационные свойства и степень устойчивости к внешнему воздействию. Поэтому от размера зерен зависит область применения и стоимость материала.

В соответствии с государственным стандартом ГОСТ по величине крупности песчинки классифицируются на три типа: мелкие, средние, крупные.

Мелкозернистый песок

Сыпучий материал мелких фракций делится на 4 типа:

очень тонкий – до 0,7 мм;
тонкий – 0,7-1 мм;
очень мелкий – 1-1,5 мм;
мелкий – 1,5-2 мм.

Добыча песка производится в карьерных полях и на дне рек. От месторождения материала зависит его форма, цвет и процентное содержание примесей.

Мелкозернистые смеси нашли широкое применение в финишной отделке – шпатлевке, штукатурке и др. Часто материал используют для засыпки песочниц, зон отдыха и спортивных площадок. Раствор пригоден для изготовления облицовочных изделий.

Средний песок

Размер зерна колеблется от 2 до 2,5 мм. Материал добывается со дна рек или в карьерах. Содержит органические примеси (глинистые включения, остатки растения и др.), что приводит к снижению эксплуатационных характеристик песка. Поэтому строительный материал применяют только в планировочных работах:

кладка стеновых камней;
обустройство печей;
заливка фундаментов и др.

Крупный песок

Крупнозернистый материал подразделяется на три вида:

крупный – 2,5-3 мм;
повышенной крупности – 3-3,5 мм;
очень крупный – 3,5-5 мм.

Песок наибольших размеров подходит для устройства подушек в автомобильных дорогах, фундаментах и трубопроводах. Материал незаменим в приготовлении бетонных смесей, изготовлении железобетонных конструкций, тротуарной плитки, декоративных растворов и облицовочных изделий.

Для покупки песка разных фракций обращайтесь в компанию «Нерудснаб» по телефону +7 (499) 404-1-888. Мы организуем доставку по Москве и МО напрямую от производителей по минимальной цене.

Песок средней крупности фракции и доставка по Москве и области

В строительстве под средними песками принято понимать нерудные сыпучие материалы природного происхождения с модулем крупности частиц от 2,0 до 2, 5 мм.

Активная добыча этого ресурса в карьерах обуславливает невысокую стоимость при его продажах как торговыми, так и добывающими организациями.

Помимо средних фракций, существуют еще мелкие и крупные, отличающиеся по характеру применения. Классификация песков по гранулометрическому составу описана в действующем нормативе песок карьерный ГОСТ 8736-93 и основана на методе просеивания породы через специальные сита. В нашей фирме по приемлемой расценке можно купить продукцию, прошедшую процедуру проверки соответствия на требования ГОСТ.

Песок средней крупности обходится около 780р. за куб с доставкой

Насыпная плотность среднего песка составляет 1630 кг/см3.

Группа и Модуль Крупности песка

Группа песка	Модуль крупности Мк
Очень крупный	Св. 3,5
Повышенной крупности	» 3,0 до 3,5
Крупный	» 2,5 » 3,0
Средний песок	» 2,0 » 2,5
Мелкий песок	» 1,5 » 2,0
Очень мелкий	» 1,0 » 1,5
Тонкий	» 0,7 » 1,0
Очень тонкий	До 0,7

По зерновому составу в среднем песке могут встречаться элементы с диаметром от 0,16–10 мм, однако их массовая доля не превышает 5%.

Будучи профессионалами в своей сфере, географически мы ориентированы на работу с Москвой и областью.

Но мы практикуем гибкий подход к нашим клиентам, а потому у нас можно заказать данный песок средней фракции с доставкой самосвалами в Москву и Подмосковье. Также мы всегда готовы оказывать консультационную поддержку на всех этапах сделки.

За время нашей работы мы сумели завоевать доверие крупных строительных компаний. В числе наших постоянных клиентов масса небольших подрядных компаний и частных бригад

Цена на песок средней крупности складывается из объема и адреса

Привезем средний песок самосвалами по следующим районам: Обручевский, Новогиреево, Измайлово, Раменки, Кунцево, Крюково, Новокосино, Северное, Филимонковское, Внуковское, Мещанский, Ново-Переделкино, Куркино, Южное Котловка, Троицк, Замоскворечье, Медведково, Зябликово, поселение, Затон, Головинский, Нижегородский, Выхино-Жулебино, Вешняки, Крюково, Лосиноостровский, Сокольники, Соколиная Очаково-Матвеевское, Левобережный, Пресненский, Измайлово, Южное, Можайский, Алтуфьевский, поселение, Даниловский, Ховрино, Хорошёво-Мнёвники, Дорогомилово, Орехово-Борисово Московский, Люблино, Роща, Савёловский, Текстильщики, Алексеевский, Аэропорт, Стан, Ясенево, Тушино, Нагорный, Беговой, Кокошкино, Сокол, Западное Донской, Южное, Бабушкинский, Измайлово, Якиманка, Красносельский, Орехово-Борисово Басманный, Восточное Вороновское, Южное Внуково, Сосенское, Покровское-Стрешнево, Некрасовка, поселение, Ростокино, поселение, Крылатское, Северное, Черёмушки, Арбат, Коптево, Краснопахорское, Солнцево, Тверской, Кузьминки, Перово, Матушкино, Воскресенское, Новофёдоровское, Бирюлёво Северный, Киевский, Тропарёво-Никулино, Силино, Бибирево, Южное Нагатинский Западное, Гора, Бутырский, Дегунино, округ, Косино-Ухтомский, Тимирязевский, Дмитровский, Десёновское, Коньково, Бескудниковский, Гольяново, Мосрентген, Восточное Щербинка, Богородское, Щукино, Проспект Таганский, Савёлки, Царицыно, Северное Останкинский, Дегунино, Щаповское, Хорошёвский, Рязановское, Марушкинское, Свиблово, Парк, Восточное, Гагаринский, Марфино, Северное Преображенское, Митино, Марьино, Академический, Бутово, Филёвский Войковский, Печатники, Строгино, Вернадского, Ломоносовский, Чертаново Отрадное, Рязанский, Восточный, Ярославский, городской Чертаново Москворечье-Сабурово, Лианозово, Тушино, Первомайское, Зюзино, городской Михайлово-Ярцевское, Центральное, Бирюлёво Братеево, Тёплый Клёновское, Роговское, Метрогородок, Медведково, Чертаново Старое Хамовники, Капотня, Бутово, Лефортово, Фили-Давыдково, округ, Ивановское, Северное Северное Южнопортовый, Марьина Нагатино-Садовники, Молжаниновский

Характеристики песка

Характеристики песка. Песок для строительных работ. Назначение и применение.

Песок (или песчаный грунт) — представляет собой сыпучий нерудный материал, который используется практически при любых строительных работах.

Песчаные грунты сложены угловатыми и окатанными обломками минералов, размером от 2 до 0,005 мм (мелкозернистые пески имеют размеры 0,1-0,25 мм). Основная масса песков состоит из кварца и полевых шпатов. В качестве примесей всегда присутствуют другие минералы – силикаты, глинистые и т. д. Пески на поверхности земли имеют широкое распространение, как на суше, так и в морях.

Пористость песков в рыхлом состоянии около 47%, а в плотном – до 37%. Рыхлое сложение легко переходит в плотное при водонасыщении, вибрации, и динамических воздействиях. Плотность песков оценивается по значению коэффициента пористости е: плотное сложение (для мелкозернистых песков е0,75).

За счёт открытой пористости пески всегда водопроницаемы. В плотном сложении пески хорошо воспринимают нагрузки и рассеивают напряжение в основаниях под фундаментами. Модуль деформации мелкозернистых песков колеблется от 30 до 50 Мпа.

Пески в строительстве имеют широкое применение. Они являются надёжным основанием, служат хорошим материалом для изготовления различных строительных изделий, цементных растворов и т. д. Применимость песков, как сырья для производства строительных материалов, находится в зависимости от крупности частиц и основного в количественном отношении минерала, а также от примесей, таких как слюды, соли, гипс, глинистые минералы, гумус. Эти примеси в ряде случаев ограничивают использование песков.

В песке размеры обломков (зерен) колеблются от 0,1 до 1 мм. В зависимости от размеров зерен различают разновидности песка крупнозернистый, пылевидный и глинистый песок.

Основными характеристиками песка являются:

· Модуль крупности;

· Коэффициент фильтрации;

· Объемно-насыпная масса;

· Класс радиоактивности;

· Содержание пылевидных, илистых, глинистых частиц.

Видов строительного песка очень много. Отличается он содержанием в его составе глинистых и пылевидных частиц (поэтому загрязненные пески перед использованием следует просеять, а иногда и промыть), а так же модулем крупности, за счет чего имеет различное применение в строительстве. Плотность строительного песка очень зависит от содержания в нем глины — чистый песок может иметь плотность 1,3 т. в кубическом метре, а песок с большим содержанием глины и влаги 1,8 т. в кубическом метре.

Речной песок самый чистый; морской песок загрязнен солями и требует промывки пресной водой; горный и овражный песок загрязнен глиной, а глина снижает прочность раствора.

Песок является важным строительным материалом. Его используют:

· Для кладки, стяжки, штукатурки;

· При производстве цемента и бетона;

· В дорожном строительстве;

· В стекольной промышленности;

· В сельском хозяйстве.

К строительному песку можно отнести следующие его разновидности:

Речной песок
Карьерный песок

Песок для строительных работ должен быть изготовлен в соответствии с требованиями настоящего стандарта ГОСТ 8736—93 по технологической документации, утвержденной предприятием-изготовителем.

Песок для строительных работ в зависимости от значений нормируемых показателей качества (зернового состава, содержания пылевидных и глинистых частиц) подразделяют на два класса.

Основные параметры и размеры

В зависимости от зернового состава песок подразделяют на группы по крупности:

I класс — очень крупный (песок из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний и мелкий;

II класс — очень крупный (песок из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний, мелкий, очень мелкий, тонкий и очень тонкий.

Каждую группу песка характеризуют значением модуля крупности, указанным в таблице 1.

Таблица 1

Группа песка	Модуль крупности Мк
Очень крупный	Св. 3,5
Повышенной крупности	>> 3,0 до 3,5
Крупный	>> 2,5 >> 3,0
Средний	>> 2,0 >> 2,5
Мелкий	>> 1,5 >> 2,0
Очень мелкий	>> 1,0 >> 1,5
Тонкий	>> 0,7 >> 1,0
Очень тонкий	До 0,7

Добыча песка для строительных работ производится в карьерах или руслах рек (откуда название: речного и карьерного песка). Доставляется песок самосвальной техникой.

По виду обработки после добычи песок делится на сеянный и намывной.

Сеянный песок — это просеянный песок, очищенный от камней и больших фракций.

Намывной песок ГОСТ 8736-93 — нерудный материал получается путем промывки обычного карьерного песка. Песок промывается большим количеством воды, из него вымывается глина и пылевидные частицы. Обычно намывной песок бывает очень мелких фракций (в среднем 0,6 мм.) Применяют этот вид строительного песка

для штукатурки и других работ, где нежелательно присутствие глины.

Поступающий в строительство песок должен отвечать требованиям ГОСТ 8736—93 и ГОСТ 8735—88 по зерновому (гранулометрическому) составу, наличию примесей и загрязнений.

Зерновой состав песка определяют на стандартном наборе сит с размерами ячеек: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм. Навеску сухого песка просеивают через набор сит и определяют сначала частные (%), а затем полные остатки на каждом сите. Полный остаток на любом сите равен сумме частных остатков на этом сите и всех ситах большего размера. Размеры полных остатков характеризуют зерновой состав песка.

Для строительных растворов рекомендуется применять пески с модулем крупности не менее 1,2, а для бетонов — не менее 2. Причем зерновой состав песка для бетонов нормируется ГОСТ 10268—80 по остаткам на всех ситах. В строительстве часто используют фракционированный песок, разделенный на крупную (5…1,25 мм) и мелкую (1,25…0,16 мм) фракции.

Влажность и насыпная плотность песка.

Насыпная плотность природного песка 1300…1500 кг/м3. Песок изменяет свой объем и соответственно насыпную плотность при изменении влажности в пределах от 0 до 20 %. При влажности 3…10 % плотность песка резко снижается по сравнению с плотностью сухого песка, потому что каждая песчинка покрывается тонким слоем воды, и общий объем песка возрастает. При дальнейшем увеличении влажности вода входит в межзерновые пустоты песка, вытесняя воздух, и насыпная плотность песка снова увеличивается. Изменения насыпной плотности песка при изменении влажности необходимо учитывать при дозировке песка по объему.

Песок мелкой и крупно фракции в Екатеринбурге.

Хотите купить песок мелкой и крупной фракции по самой выгодной цене в Екатеринбурге? Позвоните нам: 372-15-80 (81,82,83) или закажите обратный звонок.

Перезвоните мне!

Мы предложим Вам самую низкую цену на мелкий и крупный песок с доставкой в Екатеринбурге. Найдете дешевле — снизим еще!

Компания «Терра» — надежный проверенный временем поставщик крупного и мелкого песка в Екатеринбурге и Свердловской области. Наши специалисты помогут вам выбрать оптимальный материал для строительства, который будет соответствовать всем вашим запросам. Огромный ассортимент продукции, минимальные цены на товар станут залогом плодотворного сотрудничества нашей фирмы с каждым заказчиком. Скидки при оптовой покупке песка.

Фракции песка (модуль крупности) – это главная характеристика данного сыпучего строительного материала, которая является основоположной при его выборе клиентом. Для того чтобы узнать данный показатель, песок просеивают через сита диаметром 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,15мм. Размер фракции песка влияет на его водопотребность и расход стройматериала в смеси.

Фракции песка

1. Крупнозернистый песок (фракции более 2,5 мм).

2. Среднезернистый песок (2,0-2,5 мм).

3. Мелкозернистый песок (1,5-2,0 мм).

Особенности и области применения каждой фракции

Крупнозернистый песок делится на речной и карьерный. В речном песке отсутствуют любые примеси, что говорит о его превосходном качестве.

Крупный песок имеет следующие особенности:

Увеличение объема песка при поглощении воды на 14%;
Отсутствие любого рода органических примесей;
Соответствие первому классу радиоактивности, а значит, возможность применения в любой сфере строительных работ, включая возведение жилых зданий;
Морозостойкость 100-200 для 1 и 2 класса песка.

Песок крупной фракции добывают с использованием специализированной техники. Если в сырье присутствуют примеси глины или других веществ, то происходит промывка данного материала для обеспечения его высокого качества. Впоследствии осуществляется его сортировка. Крупный песок не вступает в связь с водой. Благодаря этому качеству его часто используют в различных видах растворов. Он обеспечивает раствору прочность и не дает усадку.

Песок 2-5 мм нашей компании отличается экологичностью и натуральностью. Как правило, сферой его применения является строительство любого типа зданий и сооружений. Он может входить в состав бетона и возведения фундамента. На основе речного песка изготавливают дорожное полотно.

В производстве тротуарной плитки также используется крупнозернистый песок. В процессе её укладки он применяется с целью устранения образования луж. Благодаря своим превосходным свойствам сыпучий материал способствует укреплению всех видов железобетонных конструкций, а также применяется в производстве кирпичей и при формировании блоков. Если вашей целью является насыпка под дороги или фундамент, то вам подойдет карьерный песок 2-5 мм. Его добывают в карьерах открытым способом.

Ненавязчивый цвет данного стройматериала позволяет широко применять его в ландшафтном дизайне при декорировании дорожек и горок. Песок 0-5 мм не подвергается гниению, так как способен пропускать большое количество кислорода, не задерживая влагу.

Если вам нужно возвести кирпичную стену или обустроить дренажную систему, то вам потребуется крупный песок, купить который вы можете в нашей компании. Незаменимым данный стройматериал станет и при укладке «подушки» фундамента, которая защит здание от образования лишней влаги. Установка септиков также требует использования крупного песка.

Песок мелкой фракции

Мелкий песок, найдет достойное применение в отдельных отраслях строительства, а также при проведении ремонтных работ. Применяется данный стройматериал для получения растворов, которые после затирки будут отличаться мелкой фактурой без потребности дальнейшего шпатлевания. Благодаря своим характеристикам мелкий песок, как и песок крупной фракции, минимизирует усадку бетона после его затвердевания, а также обладает превосходными теплоизоляционными качествами. Таким образом, его можно использовать при изготовлении цементной стяжки. В итоге вы получите тёплый пол для своего жилья. Нельзя обойтись без мелкого песка при создании декоративных элементов лепки.

Речной песок 0-5 мм добывают со дна рек. В большинстве случаев, это мелкофракционный материал, в котором отсутствуют любого рода примеси. Он играет важную роль в процессе создания бетона и кирпичной кладки. Будучи универсальным сырьем, он широко применяется в проведении декоративно-отделочных работ.

Мелкий и очень мелкий кварцевый песок является превосходным декоративным материалом. Он используется в финишной штукатурке, при изготовлении стекла, а также на футбольном поле, на поле для игры в гольф и на детских площадках.

Купить крупный и мелкий песок

Песок, действительно, уникальный и универсальный материал. Если вы желаете мелкий или крупный песок купить в нашей организации, то вам стоит оставить заявку на сайте или позвонить нам по телефону . Напоминаем, что у нас действует система скидок оптовы и постоянным покупателям.

Как правильно выбрать строительный песок: советы

Строительный песок — это такой же продукт и товар, как и любой стройматериал. Он должен соответствовать нормативам, а у каждой партии должна быть сопровождающая документация от изготовителя, которая подтверждает его сорт и зерновой состав.

Марки, класс и фракции

По определению природный песок относится к сыпучим материалам неорганического происхождения, который образовался из горных пород как следствие разрушения по естественным причинам.

Способ добычи в ТУ не оговаривается, а лишь указываются виды месторождений: от песчаных до валунно-гравийно-песчаных. На практике песок добывают в открытых карьерах механическим и намывным способом, а также из рек и водоемов с помощью гидро-механической техники. И по природе происхождения его обычно разделяют на карьерный и речной.

Если говорить о марках, то это не цемент или бетон, и здесь другая классификация:

песок — сыпучий материал природного происхождения без дополнительной переработки (обогащения или фракционирования), который отвечает требованиям ТУ;
обогащенный песок — тот же природный материал, но прошедший обработку и обогащение до соответствия требованиям норматива к определенной группе и классу;
фракционированный песок — природный или обогащенный песок, разделенный на фракции по реальному размеру зерна.

Всего существует семь фракций песка, которые различают по модулю крупности. А они в свою очередь разделены на два класса.

Модуль крупности

Семь групп фракций песка отличаются по модулю крупности (Мк). Эта числовая характеристика не имеет единицы измерения, а свидетельствует о зерновом составе. Она определяется по результатам испытаний, которые заключаются в последовательном просеивании материала через набор калиброванных сит. Диаметр отверстий каждый раз уменьшается вдвое — от 10 мм до 0.16 мм.

Для испытаний берут пробу сухого песка весом в 2 кг. Просеивают ее через первые два сита. Затем из остатка отбирают пробу весом в 1 кг и просеивают ее через остальные сита. Контрольным по ГОСТ 8736-2014 считается сито 0.63, по процентному содержанию остатка которого определяют к какой из первых пяти групп относится песок.

Для следующих двух групп — тонких и очень тонких песков остаток просева на сите 0.63 не нормируется.

Модуль крупности вычисляется как результат деления на 100 остатков на ситах с округлением до 0.1. Соответственно по фракциям он должен находиться в пределах 3.5-3.0 для группы повышенной крупности, и со снижением значений диапазонов Мк на 0.5 у каждой следующей группы песка, включая очень мелкий.

Фракционированный песок различается не модулем крупности, а непосредственно размерами фракций по остатку каждого сита начиная от 2. 5 мм и ниже. Допускается по требованию заказчика разделение фракционированного песка ситами других размеров или изготовление в виде смесей разных фракций.

В класс I входят первые четыре группы от очень крупного до мелкого.

В класс II входят все семь групп.

Обогащенный песок по ТУ определяется как I класс.

Классы

Отличия у первых четырех групп разных классов заключаются в процентном содержании:

крупных и очень крупных зерен размером более 5 и 10 мм;
мелких частиц размером менее 0.16 мм;
пыли и глины.

Размер зерна и его значение

У I класса все четыре группы должны содержать зерна размером 5-10 мм до 5%, свыше 10 мм до 0.5% от массы.

У II класса эти требования намного «мягче».

Для тонкого и очень тонкого песка содержание таких крупных фракций не допускается.

«Некалиброванные»» зерна с размером фракции меньше 0.16 мм, также имеют ограничение процентного содержания от массы песка.

Зерновой состав строительного песка оказывает влияние на качество бетонного камня.

Есть такое понятие «водоцементное соотношение», которое прямо влияет на марку бетона. Оптимальным считается отношение воды к цементу 0.3-0.4.

Если песок мелкий (очень мелкий), то для его смачивания потребуется больше воды, а ее избыточность ведет к снижению прочности бетонного камня. С другой стороны большой размер фракции песка снижает пластичность бетона и способность заполнять пустоты между вяжущим цементным «тестом» и крупным наполнителем в виде щебня/гравия, поэтому для каждой марки бетона есть ограничения по модулю крупности сверху. Например, для бетона марки M500 оптимальный показатель модуля крупности песка лежит в пределах 2.4-2.8.

Класс песка позволяет более точно учитывать зерновой состав при изготовлении бетона и сухих строительных смесей, чтобы расчетная марочная прочность была не ниже реальной.

Но соблюдение условий по зерновому составу имеет смысл при соответствии нормативам других показателей природного песка — содержание пыли и глины.

Примеси в песке

При «правильном» зерновом и минералогическом составе песка большое значение имеет содержание пылевидных частиц.

Характер влияния пылевидных и глинистых частиц на качество бетонных и цементных смесей имеет такую же природу, как и размер фракции, но более ярко выражен. Вода будет обволакивать не только частицы цемента и зерна песка, но и эти примеси. И чем мельче «пыль» тем больше воды надо будет использовать. Для сравнения характерный диаметр частиц цемента в среднем равен 40 мкм, а частиц пыли — 5 мкм. И чтобы смочить пыль в наполнителе, при равной массе с цементом, потребуется в 8 раз больше воды. Конечно, столько пыли в песке быть не может, но пример наглядно демонстрирует «паразитическую» роль этих примесей. А если не компенсировать недостаток воды, то снижается подвижность цементного теста, возникают условия для образования «пустот» в бетонном камне. Поэтому высокое содержание пылевых частиц приводит к таким негативным явлениям:

увеличению водоцементного соотношения выше оптимального;
падению прочности на сжатие;
появлению риска растрескивания бетонного камня на ранних стадиях созревания.

Технические условия так регламентируют эти включения:

I класс — 2% для групп от средней и выше, 3% для группы мелкого песка;
II класс — 3% для групп от средней и выше, 5% для мелкого, 10% для тонкого и очень тонкого песка.

Как видно по этим значениям, серьезные ограничения касаются только тех песков, которые включают в состав бетона — от среднего и крупнее. Мелкие пески в основном используют для штукатурных растворов, при производстве блоков из ячеистого бетона и строительной керамики (там по технологии могут даже специально измельчать песок до состояния шлама).

Фракционированные пески

Как уже указывалось выше, у фракционированных природных песков другие параметры классификации.

Если быть точным, то это не природная или обогащенная смесь сыпучих материалов, а искусственно разделенные по размеру фракции. Причем удельное содержание фракций большего размера, чем максимальный, и меньшего размера, чем минимальный, не должно быть больше 5% от общего по массе песка.

Содержание пыли и глинистых частиц для песка с размером зерен 2.5-5.0 мм должно быть не выше 1% для остальных фракций — 1.5%.

В итоге получается, что фракционированный песок должен состоять как минимум на 93,5% из указанной «узкой» фракции или смеси «соседних» фракций.

Другие характеристики

К обязательным характеристикам, которые указывают в документации, относятся содержание вредных и засоряющих примесей, а также радиационно-гигиеническая оценка.

Первые два показателя ограничивают содержание в песке веществ, способных ухудшить качество бетонного камня или фильтрационные свойства (зависит от способа использования строительного песка).

Радиационно гигиеническая оценка ограничивает область использования песка на объектах гражданского или дорожного строительства по продолжительности «присутствия» человека.

Для дорожного строительства и особенных случаев, когда важна способность песка пропускать воду, проводят испытания на коэффициент фильтрации. Который также зависит от размера фракции и содержания пылевидных частиц.

Региональные особенности и способы добычи — советы профессионалов

Исторически сложилось, что у нас на рынке присутствуют два вида песка — карьерный и речной (или озерный). Хотя это не все варианты добычи это вида сыпучего материала — есть еще барханные и морские.

Особенность речного песка в том, что он более чистый и практически сразу пригоден для большинства вида строительных работ. Речная вода естественным путем вымывает глину и пыль, оставляя самые востребованные фракции природного песка — средние и крупные.

Карьерный песок чистым бывает редко. Помимо глинистых включений, в нем могут присутствовать гумусный грунт и органика. В большинстве случаев, чтобы довести карьерный песок до «кондиции» его необходимо обогащать — сеять и мыть.

Тем и отличаются крупные и авторитетные производители природного песка, что они непосредственно в карьере могут поставить линию по доработке и сортировке песка. Поэтому, если нужен песок для ответственных работ с гарантированным качеством, надо обращаться к ним.

Есть еще пески как результат отсева гравийного производства и переработки камня, но их доля незначительна и они имеют ограниченное применение. Основным наполнителем остается природный песок, который имеет не меньшее значение, чем цемент или глина в производстве стройматериалов.

Характеристики среднезернистого песка – главные свойства

Главная > Часто задаваемые вопросы > Свойства песка > Характеристики среднезернистого песка

Песок средней фракции (средний, среднефракционный, среднезернистый или песок средней крупности) – это продукт распада осадочной горной породы, значение модуля крупности для которого не превышает 2,5.

Песок средней фракции чаще всего используется в строительстве для приготовления цементных растворов. Качество последнего во многом будет зависеть от вида и свойств материала.

У нас в продаже имеется следующий песок средней фракции (в зависимости от способа добычи):

Конкретная область применения каждого вида обусловлена его физическими свойствами и показателями. Чтобы их определить, материал оценивают по нескольким параметрам; для каждого из них проводят лабораторные исследования.

Вот основные характеристики, по которым определяют качество песка:

Модуль крупности
Зерновой состав
Содержание пылевидных и глинистых частиц
Содержание глины в комках
Класс
Насыпная плотность
Радиоактивность

Далее мы поговорим о каждом свойстве отдельно.

Модуль крупности

Значение этого показателя разделяет весь добываемый материал на мелкий, крупный и средний.

Для наглядности, покажем эту градацию на примере некоторых наших песков:

Крайний слева песок – самый мелкий в Свердловской области, а справа – с крупными зернами (почти мелкими камешками). Два образца по центру – это пески средней фракции. Обратите внимание на их относительно однородный зерновой состав (о нем – чуть ниже).

Для среднего песка в ГОСТе установлены параметры по модулю крупности в 2-2,5 единицы. На территории нашего региона добывается сырье, значения модуля крупности которого варьируются от 2,1 до 2,4.

Этот показатель рассчитывается исходя из процентного соотношения зерен различной крупности. В процессе просеивания песка через вибросита с различным диаметром ячеек вся исследуемая масса разделяется на отдельные группы. Эти группы отличаются размером зерен. Доля каждого из них выражается в процентах. Сложив все эти показатели и поделив на 100, мы и получаем значение модуля крупности.

Зерновой состав

Для среднего песка характерно содержание частиц небольшого размера. Чтобы определить их количество, контрольную часть партии просеивают на ситах с ячейками различного диаметра и вычисляют вес полных и частичных остатков.

Измеряются полные остатки на ситах с размером ячеек:

2,5 мм
1,25 мм
0,63 мм
0,315 мм
0,16 мм
Менее 0,16 мм

Государственным стандартом регламентировано значение для показателя остатка на сите 0,63 мм в 30-45%.

Процент полного остатка на ситах песка в нашей области:

2,5 мм – 4-7,6%
1,25 мм – 15-23,8%
0,63 мм – 35,2-47,4%
0,315 мм – 74,2-86,3%
0,16 мм – 94,4-97%
Менее 0,16 мм – 3-100%

Сумма этих значений, разделенная на 100, и дает показатель модуля крупности. В нашем случае он равен 2,3.

Перед определением полного остатка вся масса просеивается на ситах с диаметром 5 и 10 мм, из чего определяется содержание зерен крупностью:

Более 10 мм
Более 5 мм

Также в этом случае учитываются значения полного остатка на сите 0,63 мм и количество зерен менее 0,16 мм.

В нашем регионе песок содержит зерна крупностью:

Более 10 мм – 0,5-4,8%
Более 5 мм – 1,25-6,8%

Низкие значения этих показателей говорят о том, что в материале практически отсутствуют крупные и мелкие гальки, которые отрицательно влияют на качество любой строительной смеси.

Содержание пылевидных и глинистых частиц

Чем чище строительный материал, тем качественнее будет изделие, изготовленное из него. Поэтому значение этого показателя для среднего песка четко регламентируется ГОСТом и составляет 2-3%.

В нашем регионе это значение варьируется в пределах 0,5-2,2%, что не превышает установленные нормы.

Для того, чтобы понять, чем отличается чистый песок и материал с примесями, посмотрите на этот снимок:

Правый образец, в отличие от левого, очищен от пылевидных и глинистых частиц, имеет однородную структуру и красивый, естественный песчаный цвет.

Содержание глины в комках

Глина имеет ряд преимуществ. Если мы возьмем, например, изготовление цементного раствора, содержание глины только повысит его вязкость и пластичность. Но в случае производства ЖБИ ее присутствие лишь навредит и снизит качество готовой конструкции. Предел содержания глины в комках для среднего песка установлен ГОСТом и имеет показатель 0,25-0,5% от общей массы.

В материале, добываемом на территории нашей области, глины в комках нет вообще. Поэтому песок нашей области очень чистый, не загрязняет руки, его песчинки хорошо прощупываются.

Класс песка

Песок I класса применяется в изготовлении цементных растворов, а II класса – для отсыпки или обратной засыпки в дорожном строительстве и благоустройстве.

Материал делят на классы в зависимости от содержания в нем:

Зерен крупностью более 10 мм и более 5 мм (а также гальки)
Пылевидных и глинистых частиц
Глины в комках

Для песка I класса установлены пределы содержания:

Зерен крупностью 5-10 мм – 0,5-5%
Пылевидных и глинистых частиц – 2%
Глины в комках – 0,25%

II класс характеризуется содержанием:

Зерен крупностью 5-10 мм до 20%
Пылевидных и глинистых частиц до 3%
Глины в комках до 0,5%

Насыпная плотность

Этот показатель определяет массу одного кубического метра песка. Здесь учитывается не только объем частиц материала, но и пространство между ними. Насыпная плотность меняется по мере уплотнения песчинок, при повышении уровня влажности, трамбовки и прочих факторов. Значение этого показателя важно знать, чтобы уметь переводить вес песка в объем и обратно.

В нашей области добывается среднезернистый песок с насыпной плотностью 1371-1603 кг/м3.

Подробнее об этом свойстве читайте на странице Насыпная плотность сыпучих материалов. С показателями насыпной плотности у разных видов песка вы можете ознакомиться на нашей странице Насыпная плотность песка (сравнительные характеристики).

Радиоактивность

Весь добываемый на территории нашего региона песок абсолютно безопасен с точки зрения радиоактивности. Его показатели не превышают 58,6 Бк/кг, что соответствует первому классу радиационной безопасности. В эту группу как раз входят материалы, удельная эффективная активность естественных радионуклидов в которых не превышает 370 Бк/кг. Таким образом радиоактивность песка, который добывают у нас, в восемь раз ниже этого показателя. Такой материал полностью безопасен, его можно использовать для внутренней отделки любых помещений.

Подведем итог:

Песок средней фракции имеет отличные характеристики. Его показатели позволяют применять материал повсеместно. Так, например, речной песок средней фракции в нашем регионе – это идеальный материал для заполнения детских песочниц. Подробнее об этом вы можете прочитать на странице Песок для песочниц.

О свойствах других материалов читайте в наших статьях:

Если вы хотите узнать о разновидностях песка, рекомендуем следующие страницы:

О том, как добывают песок, читайте здесь:

О том, как можно использовать песок и для каких работ он подходит, вы можете узнать на наших страницах:

В компании Грунтовозов вы можете приобрести следующие виды песков по фракциям:

В продаже имеются следующие разновидности карьерного песка:

В продаже имеется кварцевый песок:

Если вы хотите купить речной песок, рекомендуем следующие страницы:

У нас вы также можете купить эфельный песок:

Гранулометрический состав песков.

В составе инженерно-геологических изысканий проводят лабораторные исследования, по определению гранулометрического состава песчаных грунтов.

Образец песка, 100 грамм, просеивают через сита с отверстиями,-10 ;5; 2,5; 1,0; 0,5; 0,25;0,10 миллиметров, разделяя на фракции. Потом каждую фракцию отдельно взвешивают, и по процентному соотношению частиц, пески разделяют на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Также в определение физических характеристик песчаных грунтов входит определение влажности, удельного и объемного веса, и плотности.

гранулометрический состав песчаных грунтов

Определение крупности песков, очень важная задача для будущего строительства, так как от этого показателя зависит несущая способность грунтов основания. Чем крупнее состав фракций песчаных грунтов, тем больше его несущая способность.

Пылеватые и мелкие пески в насыщенные водой, при низкой плотности сложения — являются плывунами. Наличие таких грунтов в основании фундамента проектируемого сооружения, зачастую приводит к неравномерным осадкам здания или сооружения, возникновению и развитию трещин как в основании фундаментов, так и в стенах сооружения.

Поэтому изучение гранулометрического состава песчаных грунтов, очень важная задача для проектирования будущего строительства зданий и сооружений.

Так же песок используется как строительный материал, для строительства насыпей железных и автомобильных дорог, входит в состав цемента, бетона, является основой для производства стекла и стеклянных изделий. Цели его использования различны, но для всех них необходимы точные значения гранулометрического состава.

Гранулометрический (зерновой, механический) состав песков — процентное, весовое содержание в породе различных по величине фракций — это совокупность одинаковых зерен и частиц

Для определения гранулометрического состава осадочных пород чаще всего применяют следующую классификацию обломков (размер обломков в мм): валуны крупные > 500, средние 500 — 250, мелкие 250 — 100; галька (щебень) крупная 100 — 50, средняя 50 — 25, мелкая 25 — 10; гравий крупный 10 — 5, мелкий 5 — 2; песок очень крупный 2 — 1, крупный 1 — 0,5, средний 0,5 — 0,25, мелкий 0,25 — 0,10, тонкозернистый 0,10 — 0,05, пыль 0,05 — 0,005; глина <0,005.

Гранулометрический (механический) анализ — определение размеров и количественного соотношения частиц, слагающих рыхлую горную породу. Самым простым видом гранулометрический анализ является так называемый ситовый анализ. Разделение на фракции частиц породы, которые не проходят через сита с отверстиями 0,25 мм, производят методом отмучивания. Для гранулометрического анализа глинистых грунтов применяют ареометрический метод.

По гранулометрическому составу крупнообломочные грунты и пески подразделяют согласно таблице

Разновидность грунтов	Размер зерен, частиц d, мм	Содержание зерен, частиц,% по массе
Крупнообломочные:
валунный (при преобладание окатанных частиц — глыбовый)	св. 200	св.50
галечниковый (при не окатанных гранях — щебенистый)	>10	>50
гравийный (при не окатанных гранях — дресвяный)	>2	>50
Пески:
гравелистый	>2	>25
крупный	>0,50	>0,50
средней крупности	>0,25	>0,50
мелкий	>0,10	75 и св.
пылеватый	>0,10	менее 75

При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя более 40% или глинистого заполнителя более 30% от общей массы воздушно-сухого грунта в наименовании крупнообломочного грунта добавляется наименование вида заполнителя и указывается характеристика его состояния. Вид заполнителя устанавливается после удаления из крупнообломочного грунта частиц крупнее 2 мм.

По степени неоднородности гранулометрического состава С_u, крупнообломочные грунты и пески подразделяют на:

однородный грунт С_u <= 3; неоднородный грунт С_u > 3.

Фракция ила — обзор

I Изменчивость сообществ среди почвенных местообитаний

Почвенные условия сильно варьируются в широком диапазоне пространственных и временных масштабов, в том числе вплоть до масштаба отдельных почвенных микроагрегатов и пор, в которых обычно взаимодействуют одноклеточные микроорганизмы с почвенной средой. Такое изменение условий имеет важные последствия для динамики микробного сообщества, экосистемных процессов и взаимодействия с растениями. Ландшафт , по экологии , — это особое пространственное расположение компонентов окружающей среды, которые в некотором роде важны для динамики популяций данного вида.Пейзажи обычно включают участки множества местообитаний, а также изменчивость условий, влияющих на качество местообитаний. В отличие от некоторых определений термина «ландшафт», это определение не связывает ландшафты с конкретным пространственным масштабом. Вместо этого он признает, что ландшафты для разных организмов различны в зависимости от пространственных масштабов, в которых организмы взаимодействуют с окружающей средой (Wiens, 1997).

Среда обитания, которая присутствует в наибольшей доле в ландшафте, а также имеет наибольшую связанность, считается матрицей среды обитания , внутри которой распределены другие участки среды обитания.В большинстве почв в матрице среды обитания преобладают минералы и гумифицированное органическое вещество, не содержащее частиц, и оно не подвергается прямому воздействию корневых экссудатов. Мы называем это «минеральной насыпной почвой». Минеральная почва обычно является местом обитания большого разнообразия видов микробов, большей части микробной биомассы, и доминирует в составе почвенного биотического сообщества. Считается, что многие микроорганизмы в минеральной почве либо находятся в спящем, либо почти спящем состоянии из-за нехватки лабильного органического вещества или других ресурсов.Однако эти спящие микробы быстро становятся активными при изменении условий. Минеральная насыпная почва может быть далее разделена на классы размера пор (микропоры, мезопоры и макропоры), классы размера минералов (фракции глины, ила и песка) или классы размера заполнителей (микроагрегаты и макроагрегаты), которые могут отражать дальнейшую изменчивость среды обитания. условиях (Young et al., 2008).

Альтернативные нематричные участки среды обитания, существующие в минеральной массе почвы, могут быть созданы нарушениями или неоднородностью экологических ресурсов или модуляторов.После нарушения создается нематричная среда обитания, которая определяется отсутствием конкурирующих доминирующих видов и характеризуется изобилием ресурсов из-за отсутствия конкуренции. Неоднородность окружающей среды, присущая минеральной массе почвы, может быть вызвана многими факторами, включая биологическую активность, минералогию или гидрологию. Многие участки почвенной среды обитания создаются за счет увеличения поступления питательных веществ или лабильных органических веществ и, следовательно, являются областями повышенной биогеохимической активности.Ризосфера, фекалии и разлагающиеся ткани растений являются важными примерами среды обитания этого типа. Эти места обитания содержат повышенную микробную биомассу с различным таксономическим составом (Blackwood and Paul, 2003). Некоторые микроорганизмы с формами роста гиф (например, многие грибы) способны взаимодействовать с окружающей средой в большем пространственном масштабе, чем отдельные ризосферы или разлагающиеся частицы органического вещества, и, следовательно, интегрироваться на нескольких участках этого типа. Это различие в жизненных формах имеет важные последствия для динамики сообществ и популяций, а также для экосистемных процессов в контексте пространственной изменчивости почвы (Collins et al. , 2008; Watkinson et al., 2006).

Известно, что в больших пространственных масштабах многие типы изменений окружающей среды влияют на состав сообщества, биомассу и активность микробов в матрице почвы и других встроенных средах обитания, описанных ранее. Рост различных видов растений, а в некоторых случаях генотипов и стадий развития растений, вызывает расхождение в составе микробных сообществ почвы (например, Houlden et al., 2008; Osanai et al., 2013), что может иметь важные последствия для растений. здоровье (Berendsen et al., 2012; Берг и Смолла, 2009). Виды растений влияют на микробные сообщества, высвобождая различные наборы соединений в ризосферу и во время разложения тканей, от простых органических кислот до сложных вторичных метаболитов. Растения также напрямую взаимодействуют с микробными симбионтами, которые могут быть полезными или вредными через поверхностные соединения. Микроорганизмы, которые размножаются в ответ на какие-либо виды растений, обычно пополняются из окружающей почвы. Микроорганизмы, которые размножаются в ответ на определенные виды растений, обычно ограничиваются почвой, экосистемой и типом землепользования (Berg and Smalla, 2009; Lundberg et al., 2012), что также может сильно влиять на состав микробного сообщества почвы. Часто обнаруживается, что pH почвы лучше всего коррелирует с составом микробного сообщества (Lauber et al., 2009; Tripathi et al., 2012). Однако существует множество противоречивых различий между типами почв, типами экосистем и землепользованием, и вполне вероятно, что сложная комбинация факторов беспокойства и почвенных факторов участвует в дифференциации микробных сообществ в региональном масштабе.

Отчет об открытом файле USGS за 2006-1195 гг .: Номенклатура

Щелкните изображения ниже для просмотра полноразмерных изображений

Номенклатура

Номенклатура, описывающая распределение текстуры отложений, важна для геологов и седиментологов, потому что размер зерна является самым основным атрибутом отложений. Традиционно геологи разделили отложения на четыре фракции по размеру, включая гравий, песок, ил и глину, и классифицировали эти отложения на основе соотношений различных пропорций фракций. Определения дробей уже давно стандартизированы по шкале оценок, описанной Вентвортом (1922), и данные о размерах, собранные в этом отчете, соответствуют этим определениям. В частности, по шкале оценок Вентворта (версия PDF) частицы гравия имеют номинальный диаметр 2 мм; частицы размером с песок имеют номинальный диаметр от <2 мм до> 62.5 мкм; частицы размером с ил имеют номинальный диаметр от <62,5 мкм до> 4 мкм; и глина <4 мкм.

Хотя было принято несколько классификационных схем для описания приблизительной взаимосвязи между фракциями размера, большинство седиментологов используют одну из систем, описанных либо Шепардом (1954), либо Фолком (1954, 1974). Первоначальная схема, разработанная Шепардом (1954), использовала единую тройную диаграмму с песком, илом и глиной в углах, чтобы графически показать относительные пропорции между этими тремя сортами в образце. Эта схема, однако, не учитывает отложения со значительным количеством гравия. Поэтому классификационная схема Шепарда была впоследствии изменена путем добавления второй тройной диаграммы для учета фракции гравия (Schlee, 1973). Система, разработанная Фолком (1954, 1974), также основана на двух треугольных диаграммах, но имеет 21 основную категорию и использует термин ил (определяемый как ил плюс глина). Узоры в треугольниках обеих систем различаются, как и акцент на гравии.Например, в системе, описанной Шепардом, гравийные отложения содержат более 10 процентов гравия; в системе Фолка в слегка гравийных отложениях содержится всего 0,01 процента гравия. В схеме классификации Фолка особое внимание уделяется гравию, поскольку его концентрация является функцией максимальной скорости течения во время осаждения вместе с максимальным размером зерна детрита, который доступен; Схема классификации Шепарда подчеркивает соотношение песка, ила и глины, потому что они отражают сортировку и переработку (Poppe и другие, 2005).

Хотя большинство исходных наборов данных в этой компиляции (см. Каталог данных) содержат необработанные данные о размере зерен, некоторые из них предоставляют только словесные описания характера морского дна. Некоторые из этих словесных описаний несколько детализированы, например, в файле литологических описаний из программы континентальной окраины USGS; другие весьма сокращены, как в однословных дескрипторах, поставляемых с гидрографической базой данных NOAA. Кроме того, большинство исходных наборов данных содержат классификации отложений, которые были назначены учеными в рамках первоначального исследования.Эти наборы данных на основе слов были связаны с числовыми значениями для включения в наборы данных usSEABED. Пользователям рекомендуется ознакомиться с разделом «Словарь данных» и на веб-сайте usSEABED для получения подробных объяснений.

Большинство образцов, представленных в этом отчете, были собраны с использованием некоторых типов грейферных пробоотборников, но некоторые были получены путем отбора керна или земснарядами. Когда включены образцы керна или когда в отобранной пробе присутствуют изменения типа отложений с глубиной, при картировании распределения поверхностных отложений использовался только анализ самого верхнего типа отложений.Точно так же образцы, собранные с помощью цепных экскаваторов, вероятно, имеют текстурную предвзятость, и при использовании этих данных необходимо соблюдать осторожность.

Геологическая служба США традиционно определяет поверхностные пробы как отложения, собранные в интервале 0–2 см ниже границы раздела отложений и воды. Хотя многие образцы в этой подборке соответствуют этому стандарту, некоторые исследования не определяли этот интервал или сообщали интервалы с немного большей глубиной дна (например, 0-5 см). Заинтересованные пользователи должны обращаться к исходным источникам или файлам метаданных, представленным в этом отчете.

Процедуры построения графиков (на основе Matlab) для упомянутых выше классификаций Шепарда и Шлее доступны в разделе «Для преподавателей» данной публикации. Эти процедуры позволяют пользователям строить свои собственные троичные диаграммы.

Для просмотра файлов в формате PDF загрузите бесплатную копию Adobe Reader.

Границы | Бактериальные предпочтения для конкретных фракций размера частиц почвы, выявленные в результате анализа сообщества

Введение

Первичные органо-минеральные комплексы разного размера (глина <2 мкм; мелкий ил 2–20 мкм; крупный ил 20–63 мкм; песок 63–2000 мкм) составляют основные строительные блоки структуры и функции почвы (Christensen, 2001) .Хотя большая часть органического вещества почвы связана с более мелкими частицами (мелкий ил и глина), фракции песка обычно содержат большую часть свободного органического вещества в виде твердых частиц (POM) (Christensen, 2001). Гранулометрические фракции почв (КЧП) различаются по минералогическому составу (Acosta et al., 2011), так как они представляют разные стадии выветривания первичных минералов (Uroz et al., 2009). Характерные минералогические составы вызывают различия в поверхностной реакционной способности и сорбционном поведении PSF, и, как следствие, органическое вещество, связанное с различными PSF, различается по концентрации, химическому составу и разлагаемости (Christensen, 1992).Вследствие этих свойств PSF представляют собой различные микросреды с точки зрения доступной воды, питательных веществ и органических субстратов. В свою очередь, микросреда может быть изменена за счет активности микробных сообществ, связанных с данной поверхностью частицы.

Большинство почвенных микроорганизмов живет в тесном контакте с поверхностями, а не находится во взвешенном состоянии в почвенной воде (Mills, 2003). Учитывая характерные свойства поверхности и связанные с ними микросреды, различные PSF, скорее всего, выбирают специально адаптированные микробные образования в почве.Предыдущие исследования выявили специфическую микробную активность PSF, о чем свидетельствуют измерения ферментов почвы (Stemmer et al. , 1998; Kandeler et al., 2000; Marx et al., 2005), минерализации азота, аммонификации, нитрификации и денитрификации (Lensi et al., 1995; Nacro et al., 1996; Christensen and Olesen, 1998), метаногенез (Zhang et al., 2007; Zheng et al., 2007), а также сорбция и минерализация органических загрязнителей (Botterweck et al., 2014; Hemkemeyer et al., 2015). Кроме того, количество гена, участвующего в круговороте фосфора, различается между PSF (Luo et al., 2017). Методы профилирования, основанные на анализе фосфолипидов (Poll et al., 2003; Zhang et al., 2015) и генетическом фингерпринте ПЦР-амплифицированных генов прокариотической 16S рРНК или последовательностей ITS грибов (Sessitsch et al., 2001; Zhang et al., 2007) ; Neumann et al., 2013) предоставили убедительные доказательства того, что PSFs выбирают для структурно различных микробных сообществ. Однако идентичность микробных таксонов, демонстрирующих предпочтение определенных PSF, и их вклад в общее микробное сообщество почвы еще не охарактеризованы.

Предыдущие исследования сельскохозяйственных и искусственных почв показали, что условия окружающей среды, представленные различными режимами удобрения или минеральным составом, влияют на структуру бактериального сообщества специфическим образом PSF (Neumann et al., 2013; Hemkemeyer et al., 2014). Целью настоящего исследования было выявление таксонов прокариот, связанных с частицами почвы разного размера независимо от условий окружающей среды. Поэтому мы проанализировали прокариотические сообщества в почве, полученной в результате долгосрочного эксперимента Аскова по навозу и минеральным удобрениям, начатого в 1894 году на Асковской экспериментальной станции в Дании.Каждая взятая реплика была получена из почвы, обработанной по-разному, то есть одна из неудобренных (UNF), вторая из минеральных удобрений (NPK) и третья из полевого участка с навозом (AM) (Christensen et al., 2006). Три по-разному обработанные почвы имели одинаковый pH и одинаковое содержание глины, мелкого ила, крупного ила и частиц размером с песок, но разные количества и качества почвенного органического углерода. Мы применили мягкую обработку ультразвуком, мокрый просеивание и центрифугирование, чтобы изолировать PSF с большей частью прикрепленных клеток.Этот протокол фракционирования почвы ранее оценивался на предмет его эффективности диспергирования и его применимости в анализах, основанных на генетическом фингерпринте и КПЦР (Neumann et al., 2013; Hemkemeyer et al., 2014, 2015). Высокопроизводительное секвенирование с помощью Illumina MiSeq ампликонов гена 16S рРНК использовалось для характеристики прокариотических сообществ и различения таксонов.

Материалы и методы

Отбор проб и фракционирование почвы

Почва образовалась в результате долгосрочных экспериментов Аскова по навозу животных и минеральным удобрениям в Дании (55 ° 28.3′N, 09 ° 06,7′E) (Christensen et al., 2006). Участок представляет собой типичный Hapludalf и суглинистый песок, состоящий из 11% глины (<2 мкм) и 13% мелкого ила (2–20 мкм). В более крупных фракциях преобладают кварц и полевые шпаты, а основными глинистыми минералами являются иллит, смектит и каолинит. Мы отобрали пробы с полевых участков, которые не удобрялись (участок 124 UNF), получая минеральные удобрения (100 кг азота, 19 кг фосфора и 87 кг тыс. Га ^-1 ежегодно; участок NPK 125) или получавшие навоз (37,5 т жидкого навоза крупного рогатого скота. что соответствует 143 кг общего азота, 30 кг фосфора и 134 кг тыс. га ^-1 в год; участок AM 116).Отбор проб проводился после сбора травы клевера, используемого для скашивания, и через 18 месяцев после последнего внесения удобрений. Двадцать пять кернов почвы с каждого участка с глубины 0–18 см (горизонт Ap) были отобраны, объединены и медленно высушены на воздухе в лаборатории в течение 6 часов для просеивания (размер ячеек 2 мм). Просеянные образцы хранили при водоудерживающей способности 50–55% в темноте при 4 ° C в течение 9 месяцев. Содержание органического углерода в почве составляло 15,8, 18,3 и 22,5 мг / г ^-1 сухой почвы для UNF, NPK и AM, соответственно, при pH 6.2–6.5 (Hemkemeyer et al., 2015).

Каждую из этих трех обработок оплодотворения фракционировали с помощью трех технических повторов, как описано ранее (Hemkemeyer et al., 2015), с использованием протокола Amelung et al. (1998) с изменениями, внесенными Neumann et al. (2013). Для диспергирования агрегатов с минимальным отрывом микроорганизмов почву суспендировали в дистиллированной воде в соотношении 1: 5 и обрабатывали ультразвуком на гомогенизаторе Sonoplus HD 2200 (Bandelin electronic, Берлин, Германия).Наконечник сонотрода (модель VS 70T) был погружен на 20 мм в почвенную суспензию (общая мощность прибора 70 Вт) и обеспечивала низкую энергоемкость 30 Дж / мл ^-1. Фракцию размером с песок выделяли мокрым просеиванием с размером ячеек 63 мкм. Фракцию <63 мкм центрифугировали при 25 × g дважды в течение 15, 13, 12 и 11 мин соответственно. После каждого этапа центрифугирования собирали супернатант, содержащий фракцию глины, и затем осадки повторно суспендировали. К супернатантам, содержащим глину, добавляли раствор MgCl ₂ для достижения конечной концентрации 3. 3 мМ, а затем глину оставляли отстаиваться в течение ночи при 4 ° C. Поскольку добавление MgCl ₂ не приводило к полному осаждению глины, осадок и оставшуюся суспензию центрифугировали при 2450 × g в течение 10 минут при комнатной температуре и супернатант декантировали. Фракцию ила дополнительно разделяли на крупный и мелкий ил мокрым просеиванием с размером ячеек 20 мкм и гравитационным осаждением мелкой фракции ила. В целом, на основе повторений, указанных выше, фракционирование дало всего 45 образцов, в том числе для каждой повторности четыре PSF и нефракционированный образец почвы.

Экстракция ДНК и количественная оценка генов 16S рРНК

ДНК

экстрагировали из 0,5 г свежей массы нефракционированной почвы и из каждой из трех повторностей вышеуказанных размерных фракций. Материал фракции 63–2000 мкм отбирали непосредственно с сита. Фракции 20–63 и 2–20 мкм суспендировали в дистиллированной воде в соотношении 1: 5, фракцию <2 мкм в соотношении 1:18. Всего 1,8 мл суспензий было перенесено в пробирки для экстракции объемом 2 мл, полученные из набора для экстракции (см. Ниже).После центрифугирования при 12,700 × g в течение 5 мин супернатант удаляли пипеткой. Еще две аликвоты использовали для определения сухой массы. Материал, использованный для экстракции ДНК, соответствовал сухой массе примерно 0,5 г фракций размером с песок, 0,4 г каждой фракции ила и примерно 0,1 г глинистой фракции.

Экстракцию ДНК проводили с помощью набора FastDNA ™ SPIN для почвы с использованием прибора FastPrep ^®-24 (оба MP Biomedicals, Санта-Ана, США) в соответствии с инструкциями производителя с небольшими изменениями, как описано в другом месте (Hemkemeyer et al., 2015). ДНК, связанную с связывающей матрицей набора FastDNA ™ SPIN Kit, дважды промывали 1 мл 5,5 М тиоцианата гуанидина (Carl Roth, Карлсруэ, Германия) для удаления совместно экстрагированных загрязняющих веществ.

Для оценки численности частичные гены 16S рРНК были количественно определены из экстрагированных растворов ДНК с помощью кПЦР с использованием системы ПЦР в реальном времени StepOnePlus ™ (Life Technologies / Thermo Fisher Scientific, Карлсбад, Калифорния). Амплификацию проводили с использованием смеси Maxima Probe qPCR Master Mix (2x), включая раствор ROX (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA).Общий объем 20 мкл содержал 500 нМ каждого праймера и 200 нМ зонда, то есть BAC338F, BAC805R и BAC516F для бактерий и ARC787F, ARC1059R и ARC915F для архей (Yu et al., 2005). Для всех образцов в качестве матрицы использовали 2 мкл 10-кратного разведения почвенной ДНК. Для измерения генов 16S рРНК из фракции размером с глину в качестве матрицы использовали 2 мкл 50-кратного разведения. Реакция ПЦР началась с начальной стадии денатурирования при 95 ° C в течение 10 мин, за которой следовали 45 циклов при 95 ° C в течение 15 с и 60 ° C в течение 1 мин.Для построения стандартных кривых использовали ДНК из чистых культур Bacillus subtilis и Methanobacterium oryzae соответственно. Эффективность ПЦР Eff рассчитывалась следующим образом: Eff = (-1 + 10 ^{-1 / наклон стандартной кривой}) x 100%. Для бактерий из нефракционированной почвы Eff составил 96,9% ( R ² = 0,999) и для PSF 92,8% ( R ² = 0,999), для архей — 88,0% ( R ² = 0,999. ) и 89,2% ( R ² = 0.999) соответственно.

Генерация библиотеки Illumina

Секвенирование было выполнено в соответствии с подходом двойной индексации Kozich et al. (2013). Чтобы избежать интерференции отростков праймеров с геномной ДНК, использовали подход вложенной ПЦР (Berry et al., 2011). Первая реакция ПЦР с амплификацией гена 16S рРНК была проведена отдельно для каждого домена с использованием праймеров F27 (Lane, 1991) и 926r (Liu et al., 1997) для бактерий и A364aF (Burggraf et al., 1997) и A934bR (Grosskopf et al. al., 1998) для архей соответственно. Условия ПЦР и последующая очистка описаны в другом месте (Hemkemeyer et al., 2015). На втором этапе область V4 амплифицировали с использованием праймеров S-D-ARCH-0519-a-S-15 и S-D-Bact-0785-a-A-21 (Klindworth et al., 2013). Праймеры, использованные в этом исследовании, содержали адаптеры, специально предназначенные для присоединения к проточной ячейке Illumina, индекс 8 пар оснований, позволяющий мультиплексировать, прокладку 10 пар оснований для регулирования всех комбинаций праймеров примерно до одной и той же температуры плавления 65 ° C и последовательность из 2 пар оснований, которая связывает приложение с подходящим праймером и которая антикомплементарна известным областям, фланкирующим область V4. Для мультиплексирования 4 прямых и 12 обратных праймеров были объединены двойным индексированием для дифференциации 48 образцов (Таблица S1). ПЦР выполняли в объемах 50 мкл, содержащих 10x FastStart High Fidelity Reaction Buffer (включая 1,8 мМ MgCl ₂), 200 мкМ каждого dNTP (оба Roche Diagnostics, Мангейм, Германия), 0,4 мкМ каждого праймера, 5% ( об. / об.) диметилсульфоксид, 2,5 ед. смеси FastStart High Fidelity Enzyme Blend (обе компании Roche Diagnostics) и 2 мкл матрицы, содержащей 5–250 нг ДНК. Реакция ПЦР была 95 ° C в течение 2 минут, 35 циклов: 95 ° C в течение 30 секунд, 50 ° C в течение 30 секунд, 72 ° C в течение 1 минуты и, наконец, 72 ° C в течение 5 минут.Для каждого повторного образца ДНК были проведены две отдельные ПЦР-амплификации, которые впоследствии были объединены. Продукты очищали от гелей агарозы с использованием набора для экстракции фрагментов ДНК Hi Yield ^® Gel / PCR (Süd-Laborbedarf GmbH, Gauting, Германия) и количественно оценивали с помощью набора для анализа дцДНК Quant-iT ™ PicoGreen ^® (Life Technologies / Thermo Fisher Scientific ) во флуориметре Mithras LB 940 (Berthold Technologies, Бад-Вильдбад, Германия). Три реплики фиктивного сообщества, состоящего из 10 штаммов (таблица S2), служили контролем для определения ошибки секвенирования.Из каждого бактериального образца и ложного сообщества собирали 50 нг ДНК. Чтобы восстановить соотношение архей и бактерий примерно 1: 100, образцы архей объединяли и к первой смеси добавляли 20 нг ДНК. Конечная смесь была отправлена в StarSEQ GmbH (Майнц, Германия) для секвенирования парных концов 250 пар оснований на приборе Illumina MiSeq. Последовательности депонированы в Европейском нуклеотидном архиве (EMBL-EBI; номер доступа PRJEB11366).

Обработка данных

Образцы окружающей среды и фиктивные сообщества обрабатывались отдельно во избежание вмешательства.Всего 7 589 991 необработанное чтение было получено из проб окружающей среды (481 704 из фиктивных сообществ). Чтения на парном конце были объединены с VSEARCH (версия 1.9.5, github.com/torognes/vsearch) с требованием минимальной длины перекрытия 50 нт и минимальной длины объединенного чтения 200 нт. Этого было достигнуто 7 575 500 чтений, то есть 99,8% (фиктивное: 480 061, 99,7%). Последовательности с суммарными ожидаемыми ошибками E> 1 были отброшены с помощью команды fastq_filter. Последовательности короче 251 нуклеотидов были отброшены, а более длинные были обрезаны до 251 нуклеотидов с последующим удалением последовательностей с любым неоднозначным основанием или гомополимерами длиной более шести нуклеотидов с использованием скрининга.seqs команды MOTHUR (версия 1.31.2, Schloss et al., 2009). Таким образом, было сохранено 5668815 (74,7%) последовательностей хорошего качества (фиктивные: 411 718, 85,5%). Используя VSEARCH, мы удалили синглтоны и химеры, которые были идентифицированы путем обнаружения химер de novo с использованием алгоритма UCHIME (Edgar et al., 2011). Последовательности были сгруппированы в OTU (операционные таксономические единицы) с помощью USEARCH cluster_otus (версия 8.1.1831, Edgar, 2010) с порогом идентичности последовательностей 97%, и для каждого кластера была выбрана эталонная последовательность. Контрольные последовательности снова проверяли на наличие химер по справочной базе данных RDP trainset15_0

(Cole et al., 2014). Последовательности рибосомной РНК экстрагировали с помощью METAXA 2 (Bengtsson-Palme et al., 2015). Эти курированные последовательности были таксономически классифицированы с помощью MOTHUR с использованием справочной базы данных RDP trainset14_032015 (Cole et al., 2014). Последовательности, не классифицированные на уровне домена и классифицированные как митохондрии или эукариоты, были удалены из набора данных.Эти курируемые последовательности генов рРНК использовали в качестве эталонной базы данных для сопоставления всех последовательностей хорошего качества, включая ранее удаленные синглтоны, против них на пороге идентичности 97% с помощью команды usearch_global USEARCH. В общей сложности 4720785 (62,2%) последовательностей хорошего качества были сопоставлены с семенами образцов окружающей среды (фиктивные: 405 481, 84,2%).

Таксоны, классифицированные как цианобактерии / хлоропласты, были проверены с помощью поиска Megablast на веб-сайте NCBI (Agarwala et al., 2016), а те, которые не были четко идентифицированы как цианобактерии, были удалены из набора данных.Частота ошибок при секвенировании оценивалась согласно стандартной рабочей процедуре MiSeq (версия от 18 апреля 2014 г. 16:17, Kozich et al., 2013) с использованием MOTHUR и R (версия 3.2.3, R Core Team, 2015). Мнимые сообщества служили доверенным лицом, указывающим, что уровень ошибок секвенирования составляет 0,06%. Для следующих анализов были разделены бактериальные и архейные данные.

Анализ данных

Кривые разрежения были созданы с использованием MOTHUR и R . Для расчета оценки охвата на основе численности (ACE; Chao and Lee, 1992) индекс Шеннона-Винера (H ′), выраженный как N ₁ = e ^{H ′} (MacArthur, 1965), и основанный на H ′ (J ‘), бактериальные последовательности были отобраны для наименьшего числа считываний (Gihring et al. , 2012), т.е. 46205 последовательностей на образец (самая большая библиотека — 169863). Экспоненциальная форма N ₁ была выбрана, потому что она использует количество видов в качестве единиц и, следовательно, ее легче интерпретировать (Krebs, 1999). Эти индексы и логарифмически преобразованные данные qPCR были проанализированы с использованием линейных моделей смешанных эффектов с фракцией, установленной как фиксированный эффект, и выборкой, дающей соответствующие фракции, определенные как случайный эффект, и честной значимой разницы Тьюки с использованием R с пакетом NLME (версия 3 .1-131, Pinheiro et al., 2017) и пакет MULTCOMP (Hothorn et al., 2008) соответственно. Для расчета значения p для всех трех обработок «лечение» было включено в модели линейных смешанных эффектов как случайный эффект наивысшего ранга.

Тепловые карты с дендрограммами на основе метода невзвешенных парных групп со средним арифметическим были созданы с использованием пакета R GPLOTS (версия 2. 17.0, Warnes et al., 2015). Односторонний анализ сходства (ANOSIM), основанный на несходстве Брея-Кертиса, был выполнен с помощью PAST (версия 3.15, Hammer et al., 2001). В MEGA7 (версия 7.0.18, Кумар и др., 2016) дерево максимального правдоподобия на основе двухпараметрической модели Кимуры (Kimura, 1980) было построено с использованием 500-кратного бутстрэппинга.

Чтобы определить предпочтения PSF, субпопуляции, полученные из разных фракций, сравнивали с использованием R-пакета EDGER (версия 3.12.0, Robinson et al., 2010). Во-первых, данные были отобраны с использованием порогового значения 100 импульсов на миллион по крайней мере в трех выборках (Chen et al., 2015) с последующей нормализацией на основе взвешенного усеченного среднего логарифмических соотношений экспрессии методом TMM (Робинсон и Oshlack, 2010), анализ с использованием подхода обобщенных линейных моделей (McCarthy et al., 2012), а также контроль частоты ложных открытий с помощью алгоритма Бенджамини и Хохберга (1995). Кроме того, значения p были дополнительно скорректированы с использованием поправки Бонферрони для учета множественных парных сравнений. Чтобы рассматривать значимые, а не только статистические различия, были дополнительно выбраны значимые таксоны. Мы предложили значимую разницу, когда субпопуляция большего размера была в четыре раза больше, чем меньшая, представленная> 10 последовательностями, в два раза -> 100, 1.5 раз для> 1000 и 1,25 раза для> 10 000 последовательностей. Чтобы определить минимальную значимую разницу (Diff _мин) между двумя субпопуляциями, нормализованными к среднему размеру библиотеки, была построена кривая, которая соответствовала нашим предложенным требованиям с R ² = 0,9996 (Рисунок S1):

Diffmin = 0,0104×4−0,2199×3 + 1,6701×2−5,5083x + 8,0079 (1)

, где x — десятичный логарифм размера большей подгруппы населения. Это уравнение действительно для максимального размера субпопуляции 60 635 последовательностей.Для предпочтений PSF учитывались только таксоны, существенно различающиеся по крайней мере в трех парных сравнениях, поскольку это было минимальное количество, которое позволяло интерпретировать эти данные. Чтобы уменьшить количество таксонов, отображаемых на тепловой карте предпочтений, показаны только те таксоны, которые вносили по крайней мере 0,1% в сообщество по крайней мере в одной обработке или PSF. Выбранные таким образом таксоны отображаются в виде отношения к размеру более крупной субпопуляции на тепловой карте, подготовленной с помощью GPLOTS .Чтобы обеспечить индикатор численности, была создана вторая тепловая карта, основанная на процентном соотношении таксонов, которая была объединена с тепловой картой отношения с использованием CORELDRAW X8 (версия 18.0.0.448, Corel Corporation, Оттава, Канада).

Для оценки процедуры фракционирования результаты OTU были подвергнуты следующей процедуре: виртуальная почва была построена из результатов бактериальных PSF для каждой повторности, то есть UNF, NPK и AM. После усреднения размеров библиотеки количество OTU в образцах PSF умножали на количество копий бактериального гена 16S рРНК в соответствующих пропорциях, заданных распределением размеров частиц, и суммировали. Анализ проводился на уровне OTU, как описано выше, за исключением того, что учитывались все статистические различия.

Результаты

Количество микробов в нефракционированной почве и фракции размера частиц

Численность бактерий в нефракционированной почве варьировалась в среднем от 2,2 × 10 ¹⁰ до 3,9 × 10 ¹⁰ копий гена 16S рРНК на грамм сухой почвы (рис. 1А). В пересчете на сухой вес отдельных фракций размера частиц (PSF) глина содержала 2,4–3.8 × 10 ¹¹ копий гена. Число генов значительно уменьшалось с увеличением размера частиц примерно на один порядок для каждого класса размера ( p <0,001, рис. 1A, таблица S3), достигая 4,9 × 10 ⁸ генов во фракции, содержащей песок и твердые частицы органического вещества (POM ). В нефракционированной почве численность архей была примерно на два порядка ниже, чем у бактерий, в диапазоне от 0,5 × 10 ⁹ до 1,3 × 10 ⁹ генов (рис. 1B). Археи также показали значительное уменьшение от глины (4. 3–9,4 × 10 ⁹) до песка / ПОМ (0,6–3,9 × 10 ⁶, p <0,001, рисунок 1B, таблица S3). Для обеих областей картина снижения была одинаковой для неудобренных почв (UNF), минеральных удобрений (NPK) и почв, получающих навоз животных (AM).

Рисунок 1 . Обилие бактерий (A) и архей (B) , представленных числами копий гена 16S рРНК, полученными из трех повторов, то есть неудобренных почв (UNF), минеральных удобрений (NPK) и удобрений животных (AM).Планки погрешностей представляют собой стандартные отклонения трех технических повторений. Разные буквы указывают на значительные различия между техническими повторениями между фракциями в рамках каждой обработки удобрением. Общие значения p между фракциями при лечении бактерий и архей были <0,001 ( F = 512,66) и <0,001 ( F = 646,22), соответственно.

Эффективность процедуры фракционирования почвы

В зависимости от обработки почвы питательными веществами из нефракционированных почв было извлечено от 3 418 до 4 045 различных бактериальных ОТЕ. Три самых крупных фракции имели сравнительно меньше OTU, более низкую равномерность и меньшее разнообразие ( p <0,001, Рисунки 2A – C, Таблица 1; Таблица S3). По сравнению с более крупными фракциями, глина явно показывала более высокие значения этих показателей. Анализ разреженности показал, что большинство OTU были обнаружены с глиной, похожей на нефракционированную почву, и более низкой насыщенностью с тремя самыми крупными фракциями (Рисунок S2).

Рисунок 2 . Оценка бактериального богатства OTU с использованием оценки охвата на основе численности (ACE) (A) , ровности (J ‘) на основе индекса Шеннона-Винера (H’) (B) и разнообразия H ‘, выраженного в экспоненциальной форма (e ^{H ‘} = N ₁) (C) для трех обработок, т.е.е., неудобренных почв (UNF), минеральных удобрений (NPK) и удобрений животных (AM). Библиотеки были разрежены до 46 205 последовательностей. Столбики ошибок представляют собой стандартные отклонения технических повторов, а разные буквы — значимые различия между ними для каждой обработки удобрениями. Общие значения p между фракциями при разных обработках были <0,001 каждая (F _ACE = 61,32, F _{J ‘} = 38,95, F _N1 = 80,61).

Таблица 1 .Количество различных бактериальных OTU (операционных таксономических единиц) от каждой обработки (UNF, неудобренных; NPK, минеральных удобрений; AM, удобренных навозом), приведенных как средние значения и стандартные отклонения от их трех технических повторений.

От 164 до 227 бактериальных OTU, присутствующих в нефракционированной почве, не были обнаружены ни в одной из соответствующих PSF (Таблица 1), что позволяет предположить, что они были потеряны в процессе фракционирования почвы. Однако на эти OTU приходилось менее 0.4% последовательностей обнаружены в нефракционированной почве (Таблица S4). Интересно, что PSF также выявили OTU, которые не наблюдались в библиотеках нефракционированной почвы (таблица 1), но эти OTU представляли менее 0,9% всех последовательностей, связанных с PSF (таблица S4).

Относительное количество специфических бактериальных OTU, связанных с PSF, не всегда было таким же, как у соответствующей нефракционированной почвы, что продемонстрировано сравнением с использованием фактически комбинированных PSF. Значительные различия в относительной численности были обнаружены для 49–256 OTU в зависимости от происхождения репликата (Таблица S5).От 27 до 162 OTU значительно снизились в относительной численности на 24–48%, а в общей сложности от 22 до 123 OTU увеличились на 26–60%. Пораженные OTU принадлежали в основном Actinobacteria, Alphaproteobacteria, Bacteroidetes и неклассифицированным Bacteria . Что касается всех последовательностей, уменьшение количества OTU после фракционирования представляло потерю 0,1–2,5% последовательностей, выделенных из нефракционированных почв, в то время как увеличение составляло 0,9–2,6% последовательностей ДНК ампликона PSF.Таким образом, суммы последовательностей ДНК, полученные из PSF, количественно совпадали с теми, которые были обнаружены в нефракционированной почве, из которой были изолированы PSF.

Разнообразие бактерий и предпочтения в отношении фракций размера частиц почвы

Тепловая карта, включающая 50 наиболее распространенных бактериальных OTU, извлеченных из всех PSF (32–47% всех последовательностей), показала, что размер частиц был важным фактором в структурировании бактериального сообщества (Рисунок 3). Анализ сходства (ANOSIM), включающий все бактериальные OTU, подтвердил уникальность сообществ, происходящих из PSF ( R = 0.941, p <0,001, таблица S6).

Рисунок 3 . Тепловая карта 50 наиболее распространенных бактериальных OTU в гранулометрических фракциях (PSF). Цветовой ключ представляет относительное содержание в процентах.

Чтобы количественно оценить предпочтение конкретных бактериальных таксонов для данной PSF, четыре PSF разного размера были проанализированы для каждой OTU и для более высоких таксономических рангов. Среди 50 наиболее распространенных OTU наибольшее предпочтение было обнаружено для Otu0057 ( Skermanella , Alphaproteobacteria, средняя численность в предпочтительном PSF 1. 3 ± 0,6% всех последовательностей на образец, дополнительный материал S1, рисунки S3, S4, таблица S7). В зависимости от повтора, этот таксон в мелком иле был в 35–364 раза больше, чем в любом другом PSF. Точно так же присутствие Otu0028 (, Kineosporia, , Actinobacteria, 1,3 ± 1,0%) и Otu0046 (Actinomycetales, 1,6 ± 0,8%) было в 23–175 и 21–75 раз соответственно выше в песке / ПОМ. Еще более сильные предпочтения были обнаружены для менее распространенных OTU. Для 50 OTU, показывающих самые сильные различия, различия между размерами самой маленькой и самой большой субпопуляции PSF варьировались в среднем от 64–77 до 338 раз (только одна повторность, дополнительный материал S1, рисунки S3, S5, таблица S7).Наибольшее значение было обнаружено для Otu6235 ( Comamonadaceae , Betaproteobacteria, 0,1 ± 0,1%) и его предпочтение в песке / ПОМ.

В зависимости от обработки удобрениями почвы содержали 321–472 OTU со значительными предпочтениями для определенного PSF. Эти OTU составляют 67, 61, 64 и 52% всех толщ, обнаруженных в песке / ПОМ, крупном и мелком иле и глине соответственно (таблица 2). Для некоторых таксонов предпочтение PSF было обнаружено только при одной обработке удобрением. Тем не менее, 223 OTU отдали предпочтение почве из всех трех вариантов обработки питательными веществами; они составляли 34–56% от всех последовательностей в зависимости от PSF (Таблица 2).Предпочтение может отличаться для реплик, происходящих из почв, удобренных по-разному. Например, в повторностях UNF и AM предпочтение Mycobacterium (Actinobacteria, 1,0 ± 0,1%) уменьшалось в следующем порядке: мелкий ил> крупный ил = глина> песок / ПОМ. Разрешение было ниже для NPK, где было обнаружено только истощение песка / POM (Рисунок 4, Дополнительный материал S1, Рисунки S3, S6, Таблица S12). Таксоны не обнаруживают противоречивых паттернов предпочтения в репликах, происходящих по-разному (Рисунок 4, Рисунки S3-S8, также для OTUs, которые не показаны).Таким образом, доминирующие бактериальные таксоны явно отдавали предпочтение определенному PSF независимо от режима оплодотворения.

Таблица 2 . Количество бактериальных ОТЕ и пропорции, демонстрирующие предпочтение для фракций определенного размера частиц, даны как среднее значение и стандартное отклонение соответствующих технических повторений.

Рисунок 4 . Тепловые карты бактериальных таксонов, значительно различающихся между фракциями размера частиц (PSF) и вносящих вклад не менее 0.1% от общего количества последовательностей в любом варианте PSF или почвы. Различия между субпопуляциями выражены в соотношении к наиболее многочисленной (красные области). Количественные вклады в сообщества показаны синим цветом в логарифмической шкале. Серые области указывают на недостающее значение. Информацию о значимости и расхождениях см. Также в разделе S1 дополнительных материалов и на рисунках S3, S6 – S8.

Таксоны, показывающие PSF-предпочтения во всех трех повторах, показаны на Рисунке 4 и Рисунках S6-S8 (см. Также Таблицы S8-S12).Песок / ПОМ был предпочтительным участком для Kineosporia и Pseudonocardiaceae (оба Actinobacteria, средняя численность в предпочтительных PSF вместе 2,2 ± 1,0%), Flavobacteriia и других Bacteroidetes (вместе 1,6 ± 0,4%), Caulobacteraceae, Rhizobium и другие Alphaproteobacteria (вместе 2,1 ± 1,9%). Только Gemmatimonadales (Gemmatimonadetes, 3,6 ± 1,3%) отдали предпочтение крупному илу. Актинобактерии (37.2 ± 3,0%, кроме таксонов, упомянутых выше), GpI цианобактерий (0,1 ± 0,1%), Acetobacteraceae и Skermanella (обе Alphaproteobacteria, вместе 2,6 ± 0,7%) и Nitrosospira (бетапротеобактерии, 0,7 ± 0,3%) были наиболее многочисленны в тонком иле. Наибольшее относительное содержание в глине было обнаружено для Planctomycetales (Planctomycetes, 2,2 ± 0,7%), Sphingomonadaceae (Alphaproteobacteria, 3,2 ± 1,1%) и Arenimonas (Gammaproteobacteria, 1.9 ± 0,4%). Несколько таксонов показали явное предпочтение более чем одному PSF, например две самые мелкие фракции (мелкий ил и глина) с помощью Geobacter (Deltaproteobacteria, 1,3 ± 0,9%).

Фракция песок / ПОМ была значительно обеднена Mycobacterium, Nakamurella и Gaiella (все актинобактерии, средняя численность в PSF с наибольшей численностью вместе 13,7 ± 1,7%), большинство Firmicutes (2,2 ± 0,5%) и Nitrosomonadaceae (Betaproteobacteria, 0. 7 ± 0,3%). Мелкий ил был низким у Acidobacteria Gp10 (0,2 ± 0,0%), Flavobacteriaceae (Bacteroidetes, 0,6 ± 0,2%) и Xanthamonadaceae (Gammaproteobacteria, 4,1 ± 0,8%). Для глины примерами истощения были Acidobacteria Gp17 (0,6 ± 0,3%), Bradyrhizobium (Alphaproteobacteria, 9,6 ± 2,5%) и Corallococcus (Deltaproteobacteria, 0,7 ± 0,4%). Интересно, что Новосфингобиум (Alphaproteobacteria, 0,3 ± 0,0%) обеднен обеими фракциями ила.

Разнообразие архей и реакция на фракции размера частиц

Всего было получено 37 887 последовательностей архей (0,8% от всех последовательностей прокариот) с размерами библиотек от 319 до 1432. Кривые разрежения показали, что усилия по отбору образцов охватили большинство OTU и, таким образом, были достаточными для сравнений (рисунок S9). Последовательности могут быть назначены на 25 OTU. В каждом образце 98,3–100% последовательностей были классифицированы как Nitrososphaera , за исключением одного образца песка / ПОМ из NPK, который авторы сочли выбросом (рис. 5).Однако среди этих Nitrososphaera, назначенных OTU в дереве максимального правдоподобия, Otu0276 сгруппировался вместе с Candidatus Nitrosocosmicus franklandus C13, а Otu4703 сгруппировался вместе с двумя членами Candidatus Nitrosotalea (Рисунок S10). Поиск мегабластов на сайте NCBI (Agarwala et al., 2016) показал, что у Euryarchaeotes (до 1,7% последовательностей) сходство гена 16S рРНК с генами 16S рРНК известных метаногенов не превышает 82%.

Рисунок 5 .Тепловая карта всех OTU архей во фракциях размера частиц почвы (PSF). Цветовой ключ представляет относительную численность.

Тепловая карта показала более сильные различия между тремя различными способами обработки почвы, чем между разными PSF (Рисунок 5). Однако мелкий ил, выделенный из UNF и NPK, сгруппировался вместе с PSF из AM, тогда как тонкий ил из AM сгруппировался отдельно от UNF и NPK. ANOSIM подтвердил отсутствие четких различий между PSF-сообществами ( R = 0. 238, p <0,001), хотя подчеркивает малозаметную важность мелкого ила (Таблица S6). Соответственно, предпочтение мелкодисперсному илу было обнаружено для Otu0276 (23,5 ± 3,9%), но только для почвы после обработки UNF и NPK и после исключения выброса из набора данных (таблицы S13 – S14).

Обсуждение

По сравнению с обычными методами фракционирования почвенных частиц по размеру с использованием ультразвукового диспергирования и центрифугирования (Amelung et al., 1998), в настоящей процедуре применялся более низкий уровень ультразвуковой энергии для минимизации отделения клеток от PSF.Этой энергии было достаточно для адекватного диспергирования этой легкослойной супесчаной почвы, что подтверждается данными о текстуре почвы, полученными традиционными методами (Hemkemeyer et al., 2015). На небольшие потери бактериальных клеток во время фракционирования указывало сравнение между количеством генов 16S рРНК, полученных из ДНК в нефракционированных почвах, и суммой номеров генов 16S рРНК, связанных с отдельными PSF. Эти потери были сопоставимы с потерями Neumann et al. (2013) обнаружено с помощью анализа содержания ДНК и количественной ПЦР воды после фракционирования суглинка.Разумеется, нельзя исключать перенос отсоединенных бактериальных клеток между PSF. Взвешенные бактериальные клетки, вероятно, были собраны вместе с фракцией глины с учетом центробежной силы, приложенной к частицам осадка размером с глину (Peterson et al., 2012). Однако глинистая фракция представляет собой самую большую площадь поверхности (Neumann et al., 2013) и связана с большей частью микробной биомассы почвы (Jocteur Monrozier et al., 1991; Lensi et al., 1995; Stemmer et al., 1998). ). Накопление отделившихся клеток во фракции размером с глину вряд ли окажет сильное влияние на состав таксонов бактерий, доминирующих с глиной.Фактически, состав сообществ, полученных из нефракционированной почвы, и суммы сообществ из соответствующих PSFs был очень похож.

Бактериальные предпочтения для различных PSF подтверждают результаты анализов жирных кислот, полученных из фосфолипидов в рисовой почве из суглинка, где более мелкие фракции (<63 мкм) были обогащены грамположительными бактериями (особенно актиномицетами), а грамотрицательные бактерии были более многочисленны в более крупных фракциях (Zhang et al. , 2015). При более высоком таксономическом разрешении, примененном в настоящем исследовании, мы обнаружили, что фракция песок / ПОМ из почв UNF и NPK была обеднена представителями Acidobacteria , что подтверждает предпочтение частиц меньшего размера, как ранее предполагалось путем секвенирования клона, полученного из PSF. библиотеки из пахотного суглинка (Sessitsch et al., 2001).

До 70% бактериальных последовательностей представляли OTU с предпочтением определенной PSF. Предпочтение высокой доли таксонов определенным размерам частиц можно объяснить различными свойствами поверхности и микроокружением PSF. Поверхности частиц почвы создают особые условия в отношении возможности прикрепления клеток и образования колоний, наличия питательных веществ, углерода, воды и других важных факторов роста. Большинство из этих характеристик зависит от минералогического состава и модифицировано поверхностными покрытиями из полуторных оксидов и органических веществ (Guerin, Boyd, 1992; Rogers et al. , 1998; Маук и Робертс, 2007; Hemkemeyer et al., 2015). Минеральный состав двух более крупных фракций (крупнозернистый ил и песок / ПОМ) в почве Асков похож (преобладает кварц), и основное различие между двумя PSF связано с присутствием ПОМ в фракции размером с песок (Christensen, 1992, 2001). Это может объяснить предпочтение Streptomycetaceae в UNF, которые обычно участвуют в начальных стадиях разложения (Chater et al., 2010). Предпочтительные размеры частиц также были продемонстрированы для разлагающего полиароматические углеводороды (ПАУ) Mycobacterium , который был связан с глинистой фракцией, которая, как известно, аккумулирует большую часть ПАУ в загрязненных почвах (Uyttebroek et al., 2006). Кроме того, на предпочтения субстратов, специфичных для PSF, указывают исследования активности ферментов почвы (Stemmer et al., 1998; Kandeler et al., 2000; Marx et al., 2005).

В то время как большинство доминирующих бактериальных таксонов продемонстрировали явное предпочтение PSF в исследуемой почве, домен архей был менее специфичным. Только в единственном случае Candidatus Nitrosocosmicus наблюдалось повышенное относительное содержание в тонком иле. Интересно, что относительная численность нитрифицирующих бактерий, т.е.е., Nitrosomonadales и Nitrospiraceae были самыми высокими в тонком иле. Возможно, поверхность частиц ила представляет собой очаги нитрификации. В нескольких исследованиях сообщается о корреляции между азотной минерализацией и частицами меньшего размера (Chichester, 1969, 1970; Cameron and Posner, 1979; Lowe and Hinds, 1983; Catroux and Schnitzer, 1987), но Накро и др. (1996) предположили, что большинство нитрифицирующих организмов в тропической почве обитают в более крупных фракциях. Было обнаружено, что аммонификация, обеспечивающая субстрат для нитрификации, находится в основном в более мелких фракциях (Nacro et al., 1996; Бимюллер и др., 2014). Однако большинство архей в асковской почве, в которой преобладали Nitrososphaera , оказались независимыми от природы PSFs. Это контрастирует с результатами исследования с искусственной почвой, где сообщества архей различались между фракциями> 20 и <20 мкм (Hemkemeyer et al., 2014).

В структурно неповрежденной почве большинство первичных частиц объединено в агрегаты разного размера. В то время как текстура почвы (пропорции PSF) является относительно статическим свойством данного грунта, агрегаты структурно более динамичны и подвержены механическому нарушению почвы.Что касается газообмена, влажности почвы и доступности субстрата, агрегаты почвы представляют собой более высокий уровень структурной и функциональной сложности, которая в конечном итоге формирует микробиологические среды обитания для бактерий и других членов микробного сообщества почвы. Более крупные частицы (крупный ил и песок) менее многочисленны в микроагрегатах (<250 мкм; Kristiansen et al., 2006), а поры почвы меньше, а газообмен в микроагрегатах ограничен в периоды, когда почвы влажные. Большая часть крупного ила и частиц размером с песок встречается в виде отдельных частиц или включается в макроагрегаты (> 250 мкм). Микроорганизмы, связанные с макроагрегатами, будут подвергаться воздействию аэробных условий в течение более длительных периодов времени, что может привести к преобладанию аэробных микроорганизмов (Sessitsch et al., 2001). Поэтому предпочтение ферментативных и нитратных дышащих бактерий, таких как Opitutus , фракции песок / ПОМ в UNF кажется удивительным (Chin et al., 2001). С другой стороны, внешняя и внутренняя поверхность более крупной частицы почвы, включенной в макроагрегаты, может подвергаться воздействию различных микросредств, включая окислительно-восстановительные условия.

Интересно, что несколько таксонов, например, Otu0098 ( Sphingomonas , Alphaproteobacteria) и новосфингобиум , были обеднены мелким и крупным илом. Учитывая различный минералогический состав и градиент качества субстрата от растений к микробным источникам (Christensen, 1992; Ladd et al., 1996), можно ожидать постепенного изменения PSF от более грубых к более мелким. Следовательно, хотя истощение определенных бактериальных компонентов в конечных точках этого градиента может происходить в результате как абиотических, так и биотических ограничений, истощение фракций ила среднего размера может указывать на конкуренцию или антагонизм между таксонами микробов.

Различные режимы удобрения были выбраны в этом исследовании как повторения для определения экологически более устойчивых предпочтений. Применяемые более 110 лет обработки удобрениями вызвали различия в медленно меняющихся свойствах почвы, таких как органическое вещество почвы, но обработки также вызывают динамические изменения, опосредованные ежегодным добавлением питательных веществ для растений и свежих субстратов, то есть пожнивных остатков и навоза. Обе категории изменений должны были повлиять на структуру микробного сообщества почвы.Таким образом, предпочтения PSF, обнаруженные во всех трех повторах, указывают на экологическую стабильность в почве Аскова, что имело место для до 56% высококачественных последовательностей бактериального гена 16S рРНК. Хотя это исследование на основе ампликонов демонстрирует уместность применяемого метода фракционирования для определения предпочтений PSF в суглинистых песках Аскова, необходимы дополнительные анализы, включающие почвы с различной текстурой и разные типы почв, а также подходы на основе функциональных групп, чтобы улучшить понимание важность свойств поверхности первичных частиц для поддержания конкретных таксонов бактерий и, в более общем плане, пространственной неоднородности и бактериального разнообразия в почвах.

Авторские взносы

MH и CT разработали исследование и написали рукопись. MH собрал все данные и провел анализ. AD внесла свой вклад в анализ. Британская Колумбия взяла образцы почвы, внесла концептуальный вклад и внесла свой вклад в доработку рукописи.

Финансирование

Это исследование было выполнено при финансовой поддержке Немецкого исследовательского фонда (номер гранта TE 383 / 3-2). AD был поддержан Федеральным управлением сельского хозяйства и продовольствия Германии (BLE, грант № 2813IL-01).Датский вклад был финансово поддержан программой ЕС h3020-SFS-2014-2015 (проект SoilCare; грант № 677407).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарим Бритту Мюллер, Яну Усарек и Карин Трешер за их отличную техническую помощь. Мы признательны Дорин Габриэль, Мартину Хартманну, Райнеру Мартенсу, Астрид Нэтер и Мартону Собослай за советы и обсуждение.Кроме того, мы хотели бы поблагодарить Джоанну Ханзель и Кая Тоше за их координацию и поддержку приоритетной программы DFG SPP1315 Немецкого исследовательского фонда (DFG).

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2018.00149/full#supplementary-material

Список литературы

Акоста, Дж. А., Мартинес-Мартинес, С., Фаз, А., и Ароцена, Дж. (2011). Накопление основных и микроэлементов во фракциях частиц почв на восьми различных исходных материалах. Geoderma 161, 30–42. DOI: 10.1016 / j.geoderma.2010.12.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Агарвала Р., Барретт Т., Бек Дж., Бенсон Д. А., Боллин К., Болтон Е. и др. (2016). Ресурсы базы данных Национального центра биотехнологической информации. Nucleic Acids Res. 44, D7 – D19. DOI: 10.1093 / nar / gkv1290

CrossRef Полный текст

Амелунг, В., Зеч, В., Чжан, X., Фоллет, Р. Ф., Тиссен, Х., Нокс, Э. и др. (1998).Запасы углерода, азота и серы в фракциях по размеру частиц под влиянием климата. Почвоведение. Soc. Являюсь. J. 62, 172–181. DOI: 10.2136 / sssaj1998.03615995006200010023x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bengtsson-Palme, J., Hartmann, M., Eriksson, K. M., Pal, C., Thorell, K., Larsson, D. G. J., et al. (2015). metaxa2: улучшенная идентификация и таксономическая классификация малых и больших субъединиц рРНК в метагеномных данных. Мол. Ecol. Ресурс. 15, 1403–1414.DOI: 10.1111 / 1755-0998.12399

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст

Бенджамини Ю. и Хохберг Ю. (1995). Контроль ложного обнаружения — практичный и эффективный подход к множественному тестированию. Дж. Р. Статист. Soc. B Methodol. 57, 289–300.

Google Scholar

Берри Д. , Бен Махфуд К., Вагнер М. и Лой А. (2011). Праймеры со штрих-кодом, используемые в мультиплексной амплификации смещения пиросеквенирования ампликона. Заявл. Environ. Microbiol. 77, 7846–7849. DOI: 10.1128 / AEM.05220-11

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бимюллер, К., Мюллер, К. В., фон Лютцов, М., Крейлинг, О., Кёльбл, А., Хауг, С., и др. (2014). Разделенная минерализация углерода и азота в фракциях почвенных частиц верхнего слоя почвы. Soil Biol. Biochem. 78, 263–273. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2014.08.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Botterweck, J., Claßen, D., Zegarski, T., Gottfroh, C., Kalathoor, R., Schäffer, A., et al. (2014). Корреляция между судьбой и образованием неэкстрагируемых остатков C-14-металаксила и ферментативной активностью в почве. J. Environ. Sci. Пестик здоровья B. Food Contam. Agric. Отходы 49, 69–78. DOI: 10.1080 / 03601234.2014.844600

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бургграф, С. , Хубер, Х., Стеттер, К. О. (1997). Реклассификация отрядов и семейств кренархей в соответствии с данными о последовательности 16S рРНК. Внутр. J. Syst. Бактериол. 47, 657–660. DOI: 10.1099 / 00207713-47-3-657

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кэмерон Р. С. и Познер А. М. (1979). Минерализуемый органический азот в почве, фракционированный по размеру частиц. J. Soil Sci. 30, 565–577. DOI: 10.1111 / j.1365-2389.1979.tb01010.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Катру, Г., и Шнитцер, М. (1987). Химические, спектроскопические и биологические характеристики органического вещества во фракциях размера частиц, отделенных от Aquoll. Почвоведение. Soc. Являюсь. J. 51, 1200–1207. DOI: 10.2136 / sssaj1987.03615995005100050020x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чао А. и Ли С. М. (1992). Оценка количества классов с помощью выборки. J. Am. Statis. Доц. 87, 210–217. DOI: 10.1080 / 01621459.1992. 10475194

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чейтер, К. Ф., Биро, С., Ли, К. Дж., Палмер, Т., и Шремпф, Х. (2010). Сложная внеклеточная биология Streptomyces. FEMS Microbiol. Ред. 34, 171–198. DOI: 10.1111 / j.1574-6976.2009.00206.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чичестер, Ф. У. (1969). Азот во фракциях органо-минеральных отложений почвы. Почвоведение. 107, 356–363. DOI: 10.1097 / 00010694-196

0-00008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чичестер, Ф. В. (1970). Превращения азота удобрений в почве. 2. Азот тотальный и меченый N-15 органо-минеральных фракций отложений почвы. Почва растений 33, 437–456. DOI: 10.1007 / BF01378233

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чин, К. Дж., Лизак, В., и Янссен, П. Х. (2001). Opitutus terrae gen. nov., sp. nov., для размещения новых штаммов подразделения Verrucomicrobia, выделенных из почвы рисовых полей. Внутр. J. Syst. Evol. Microbiol. 51, 1965–1968. DOI: 10.1099 / 00207713-51-6-1965

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кристенсен, Б.Т. (1992). Физическое фракционирование почвы и органического вещества по размеру и плотности первичных частиц разделяет. Adv. Почвоведение. 20, 1–90. DOI: 10.1007 / 978-1-4612-2930-8_1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кристенсен, Б. Т. (2001). Физическое фракционирование почвы и структурно-функциональная сложность круговорота органического вещества. Eur. J. Почвоведение. 52, 345–353. DOI: 10.1046 / j.1365-2389.2001.00417.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кристенсен, Б.Т. и Олесен Дж. Э. (1998). Потенциал азотной минерализации органоминеральной крупности отделяется от почв с ежегодным зарастанием соломы. Eur. J. Почвоведение. 49, 25–36. DOI: 10.1046 / j.1365-2389.1998.00130.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кристенсен, Б. Т., Петерсен, Дж., И Тентемёллер, У. М. (2006). Асковские многолетние опыты с навозом и минеральными удобрениями: участок Лермаркен 1894–2004. Отчет DIAS Plant Prod. 121, 1–104.

Google Scholar

Коул, Дж. Р., Ван, К., Фиш, Дж. А., Чай, Б. Л., МакГаррелл, Д. М., Сан, Ю. Н. и др. (2014). Проект базы данных рибосом: данные и инструменты для высокопроизводительного анализа рРНК. Nucleic Acids Res. 42, D633 – D642. DOI: 10.1093 / nar / gkt1244

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эдгар Р. К., Хаас Б. Дж., Клементе Дж. К., Айва К. и Найт Р. (2011). UCHIME улучшает чувствительность и скорость обнаружения химер. Биоинформатика 27, 2194–2200. DOI: 10.1093 / биоинформатика / btr381

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гиринг, Т. М., Грин, С. Дж., И Шадт, К. В. (2012). Массивно параллельное секвенирование генов рРНК усугубляет возможность необъективных сравнений разнообразия сообществ из-за переменных размеров библиотек. Environ. Microbiol. 14, 285–290. DOI: 10.1111 / j.1462-2920.2011.02550.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гросскопф, Р., Янссен, П. Х., и Лизак, В. (1998). Разнообразие и структура метаногенного сообщества в микрокосмах бескислородных рисовых полей, исследованных путем культивирования и прямого извлечения последовательности гена 16S рРНК. Заявл. Environ. Microbiol. 64, 960–969.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Герен У. Ф. и Бойд С. А. (1992). Дифференциальная биодоступность нафталина, сорбированного почвой, для двух видов бактерий. Заявл. Environ. Microbiol. 58, 1142–1152.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Хемкемейер, М., Кристенсен Б. Т., Мартенс Р. и Теббе К. С. (2015). Гранулометрические фракции почвы содержат различные микробные сообщества и различаются по потенциалу микробной минерализации органических загрязнителей. Soil Biol. Biochem. 90, 255–265. DOI: 10. 1016 / j.soilbio.2015.08.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хемкемейер, М., Пронк, Г. Дж., Хейстер, К., Кегель-Кнабнер, И., Мартенс, Р., и Теббе, К. К. (2014). Исследования искусственных почв выявляют доменные предпочтения микроорганизмов для колонизации различных почвенных минералов и фракций частиц. Fems Microbiol. Ecol. 90, 770–782. DOI: 10.1111 / 1574-6941.12436

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джоктер Монрозье, Л., Лэдд, Дж. Н., Фицпатрик, Р. В., Фостер, Р. К., и Раупах, М. (1991). Компоненты и содержание микробной биомассы размерных фракций в почвах контрастной агрегации. Geoderma 50, 37–62. DOI: 10.1016 / 0016-7061 (91)

-O

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Канделер, Э., Черко Д., Брюс К. Д., Стеммер М., Хоббс П. Дж., Барджетт Р. Д. и др. (2000). Структура и функция почвенного микробного сообщества в микробиологических средах обитания почвы, загрязненной тяжелыми металлами. Biol. Ферти. Почвы 32, 390–400. DOI: 10.1007 / s003740000268

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кимура, М. (1980). Простой метод оценки скорости эволюции замен оснований посредством сравнительных исследований нуклеотидных последовательностей. J. Mol. Evol. 16, 111–120.DOI: 10.1007 / BF01731581

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Клиндворт, А., Прюсс, Э., Швир, Т., Пеплис, Дж., Кваст, К., Хорн, М. и др. (2013). Оценка общих праймеров для ПЦР гена 16S рибосомной РНК для классических исследований разнообразия на основе секвенирования и исследований следующего поколения. Nucleic Acids Res. 41: e1. DOI: 10.1093 / nar / gks808

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Козич, Дж. Дж., Весткотт, С.Л., Бакстер, Н. Т., Горец, С. К., и Шлосс, П. Д. (2013). Разработка стратегии двухиндексного секвенирования и конвейера курации для анализа данных последовательности ампликонов на платформе секвенирования MiSeq Illumina. Заявл. Environ. Microbiol. 79, 5112–5120. DOI: 10.1128 / AEM.01043-13

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кребс, К. Дж. (1999). Экологическая методология . Менло-Парк, Калифорния: Бенджамин / Каммингс.

Google Scholar

Кристиансен, С.М., Шйоннинг, П., Томсен, И. К., Олесен, Дж. Э., Кристенсен, К., и Кристенсен, Б. Т. (2006). Сходство макроагрегатов разной величины в пахотных почвах разного состава. Geoderma 137, 147–154. DOI: 10.1016 / j.geoderma.2006.08.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кумар, С., Стечер, Г., Тамура, К. (2016). MEGA7: молекулярно-эволюционный генетический анализ версии 7.0 для больших наборов данных. Мол. Биол. Evol. 33, 1870–1874. DOI: 10.1093 / molbev / msw054

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лэдд, Дж. Н., Фостер, Р. К., Наннипьери, П., и Одес, Дж. М. (1996). «Структура почвы и биологическая активность», в Soil Biochemistry , ред. Г. Стоцки и Ж.-М. Боллаг (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Marcel Dekker Inc.), 23–78.

Google Scholar

Lane, D. J. (1991). «Секвенирование 16S / 23S рРНК», в Nucleic Acid Techniques in Bacterial Systematics , eds E. Stackebrandt and M.Гудфеллоу (Нью-Йорк, Нью-Йорк: John Wiley & Sons Ltd.), 115–175.

Google Scholar

Лензи, Р., Клейс-Жоссеран, А., и Джоктер Монрозье, Л. (1995). Денитрификаторы и денитрифицирующая активность в размерных долях моллизола при постоянном выпасе и непрерывном культивировании. Soil Biol. Biochem. 27, 61–69. DOI: 10.1016 / 0038-0717 (94) 00132-K

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю В. Т., Марш Т. Л., Ченг Х. и Форни Л. Дж. (1997).Характеристика микробного разнообразия путем определения полиморфизма длин концевых рестрикционных фрагментов генов, кодирующих 16S рРНК. Заявл. Environ. Microbiol. 63, 4516–4522.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Лоу, Л. Э., и Хайндс, А. А. (1983). Минерализация азота и серы из гранулометрии отделяет глейзолистые почвы. Кан. J. Почвоведение. 63, 761–766. DOI: 10.4141 / cjss83-079

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Луо, Г., Ling, N., Nannipieri, P., Chen, H., Raza, W., Wang, M., et al. (2017). Режимы длительного удобрения влияют на состав щелочной фосфомоноэстеразы, кодирующей микробное сообщество вертисола и его производных фракций почвы. Biol. Fertil. Почвы 53, 375–388. DOI: 10.1007 / s00374-017-1183-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Макартур Р. Х. (1965). Закономерности видового разнообразия. Biol. Преподобный Cambridge Philos. Soc. 40, 510–533.DOI: 10.1111 / j.1469-185X.1965.tb00815.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маркс, М. К., Канделер, Э., Вуд, М., Вермбтер, Н., и Джарвис, С. С. (2005). Изучение ферментативного ландшафта: распределение и кинетика гидролитических ферментов в гранулометрических фракциях почвы. Soil Biol. Biochem. 37, 35–48. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2004.05.024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маук, Б. С., и Робертс, Дж. А. (2007). Минералогический контроль численности и разнообразия микробных сообществ, прикрепляющихся к поверхности. Geomicrobiol. J. 24, 167–177. DOI: 10.1080 / 014

701457162

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маккарти, Д. Дж., Чен, Ю. С., и Смит, Г. К. (2012). Анализ дифференциальной экспрессии в многофакторных экспериментах с РНК-Seq в отношении биологической изменчивости. Nucleic Acids Res. 40, 4288–4297. DOI: 10.1093 / nar / gks042

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миллс, А. Л. (2003). На связи: микробная жизнь на поверхности частиц почвы. Adv. Агрон. 78, 1–43. DOI: 10.1016 / S0065-2113 (02) 78001-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Накро, Х. Б., Бенест, Д., и Аббади, Л. (1996). Распределение микробной активности и органического вещества по размеру частиц во влажной почве саванны (Ламто, Кот-д’Ивуар). Soil Biol. Biochem. 28, 1687–1697. DOI: 10.1016 / S0038-0717 (96) 00246-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Neumann, D., Heuer, A., Hemkemeyer, M., Мартенс Р. и Теббе К. С. (2013). Ответ микробных сообществ на длительное оплодотворение зависит от их микробиологической среды обитания. FEMS Microbiol. Ecol. 86, 71–84. DOI: 10.1111 / 1574-6941.12092

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Петерсон, Б. В., Шарма, П. К., Ван Дер Мей, Х. К., и Бушер, Х. Дж. (2012). Повреждение поверхности бактериальных клеток из-за центробежного уплотнения. Заявл. Environ. Microbiol. 78, 120–125. DOI: 10.1128 / AEM.06780-11

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пинейро, Дж., Бейтс, Д., Деброй, С., Саркар, Д., и Команда, Р. К. (2017). nlme: Линейные и нелинейные модели смешанных эффектов. Версия пакета R 3.1-131 . Доступно в Интернете по адресу: https://CRAN.R-project.org/package=nlme

Poll, C. , Thiede, A., Wermbter, N., Sessitsch, A., and Kandeler, E. (2003). Микромасштабное распределение микроорганизмов и активности микробных ферментов в почве с долгосрочными органическими поправками. Eur. J. Почвоведение. 54, 715–724. DOI: 10.1046 / j.1351-0754.2003.0569.x,

CrossRef Полный текст | Google Scholar

R Основная команда (2015). R: язык и среда для статистических вычислений. Вена: Фонд R для статистических вычислений. Доступно в Интернете по адресу: http://www.R-project.org/

Робинсон, М. Д., Маккарти, Д. Дж., И Смит, Г. К. (2010). edgeR: пакет Bioconductor для анализа дифференциальной экспрессии цифровых данных экспрессии генов. Биоинформатика 26, 139–140. DOI: 10.1093 / биоинформатика / btp616

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Роджерс, Дж. Р., Беннет, П. К. и Чой, В. Дж. (1998). Полевые шпаты как источник питательных веществ для микроорганизмов. Am. Минеральная. 83, 1532–1540. DOI: 10.2138 / AM-1998-11-1241

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шлосс, П. Д., Весткотт, С. Л., Рябин, Т., Холл, Дж. Р., Хартманн, М., Холлистер, Э. Б. и др.(2009). Представляем MOTHUR: программное обеспечение с открытым исходным кодом, независимое от платформы, поддерживаемое сообществом, для описания и сравнения сообществ микробов. Заявл. Environ. Microbiol. 75, 7537–7541. DOI: 10.1128 / AEM.01541-09

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Sessitsch, A., Weilharter, A., Gerzabek, M.H., Kirchmann, H., and Kandeler, E. (2001). Структура микробной популяции во фракциях частиц почвы в многолетнем полевом эксперименте с удобрениями. Заявл. Environ. Microbiol. 67, 4215–4224. DOI: 10.1128 / AEM.67.9.4215-4224.2001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стеммер М., Герзабек М. Х. и Канделер Э. (1998). Органическое вещество и активность ферментов в гранулометрических фракциях почв, полученных после обработки низкоэнергетическим ультразвуком. Soil Biol. Biochem. 30, 9–17. DOI: 10.1016 / S0038-0717 (97) 00093-X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уроз, С., Кальварусо, К., Терпо, М. П., и Фрей-Клетт, П. (2009). Выветривание минералов бактериями: экология, акторы и механизмы. Trends Microbiol. 17, 378–387. DOI: 10.1016 / j.tim.2009.05.004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Uyttebroek, M., Breugelmans, P., Janssen, M., Wattiau, P., Joffe, B., Karlson, U., et al. (2006). Распределение сообщества Mycobacterium и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) среди фракций разного размера в почве, длительно загрязненной ПАУ. Environ. Microbiol. 8, 836–847. DOI: 10.1111 / j.1462-2920.2005.00970.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Варнес, Г. Р., Болкер, Б., Бонебаккер, Л., Джентльмен, Р., Лиау, В. Х. А., Ламли, Т. и др. (2015). gplots: различные инструменты программирования R для построения графиков данных. Пакет R версии 2.17.0 . Доступно в Интернете по адресу: http://CRAN.R-project.org/package=gplots

Ю. Ю., Ли К., Ким Дж. И Хван С. (2005). Группоспецифичные наборы праймеров и зондов для обнаружения метаногенных сообществ с использованием количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени. Biotechnol. Bioeng. 89, 670–679. DOI: 10.1002 / bit.20347

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhang, P.J., Zheng, J.F., Pan, G.X., Zhang, X.H., Li, L.Q., and Tippkötter, R. (2007). Изменения в структуре и функционировании микробного сообщества во фракциях частиц рисовой почвы при различных режимах длительного удобрения из района озера Тай, Китай. Коллоидные поверхности B Biointer. 58, 264–270. DOI: 10.1016 / j.colsurfb.2007.03.018

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, К., Чжоу, В., Лян, Г. К., Сунь, Дж. В., Ван, X. Б., и Хэ, П. (2015). Распределение питательных веществ почвы, активности внеклеточных ферментов и микробных сообществ по фракциям частиц в долгосрочном эксперименте с удобрениями. Заявл. Soil Ecol. 94, 59–71. DOI: 10.1016 / j.apsoil.2015.05.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжэн, Дж. Ф., Чжан, X.Х., Ли, Л. К., Чжан, П. Дж., И Пань, Г. X. (2007). Влияние длительного удобрения на минерализацию углерода и производство CH ₄ и CO ₂ при анаэробной инкубации из объемных проб и фракций по размеру типичных рисовых почв. Agric. Ecosys. Environ. 120, 129–138. DOI: 10.1016 / j.agee.2006.07.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Минералы почвы

Минералы почвы играют жизненно важную роль в плодородии почвы, поскольку их поверхности служат потенциальными местами для хранения питательных веществ.Однако разные типы почвенных минералов содержат и удерживают разное количество питательных веществ. Поэтому полезно знать типы минералов, из которых состоит ваша почва, чтобы вы могли предсказать, в какой степени почва может удерживать и поставлять питательные вещества растениям.

В почве обнаружено множество типов минералов. Эти минералы сильно различаются по размеру и химическому составу.

Размер минеральных частиц почвы

Размер частиц — важное свойство, которое позволяет нам различать различные минералы почвы.Почвы содержат частицы от очень больших валунов до мельчайших частиц, невидимых невооруженным глазом. Чтобы дополнительно различать частицы по размеру, частицы делятся на две категории: крупная фракция и мелкоземельная фракция.

Мелкоземельная фракция

Когда мы говорим о большинстве почв Мауи, мы обычно имеем в виду вторую категорию размера частиц: фракцию мелкозема. Это потому, что почвы Мауи почти исключительно мелкозернистые.Фракция мелкозема включает любые частицы размером менее 2,0 мм (0,078 дюйма) и делится на три класса по размеру: песок, ил или глина. Чтобы представить это в перспективе, ширина грифеля карандаша № 2 составляет примерно 2,0 мм. В таблице 1 приведены описания каждого класса мелкоземельной фракции.

Таблица 1. Описание классов песка, ила и глины.

Мелкоземельная фракция
	Размер	Текстура	Характеристики
Песок	2.0 мм -0,05 мм	песчаный	Песок виден невооруженным глазом, состоит из частиц с небольшой площадью поверхности и допускает чрезмерный дренаж.
Ил	0,05 мм — 0,002 мм	масло	Ил не виден невооруженным глазом и увеличивает водоудерживающую способность почвы.
Глина	<0,002 мм	липкий	Глина имеет большую площадь поверхности, высокую водоудерживающую способность, множество мелких пор и обладает заряженными поверхностями для притяжения и удержания питательных веществ.

Рис. 2. Сравнение относительного размера песка, ила и глины мелкоземельной фракции.
Источник: http://www.cst.cmich.edu/users/Franc1M/esc334/lectures/physical.htm

Грубая фракция

Крупная фракция почвы включает любые частицы почвы размером более 2 мм. К крупной фракции относятся валуны, камни, гравий и крупный песок. Это каменистые обломки, которые обычно представляют собой комбинацию минералов более чем одного типа. Нас не очень заботит крупная фракция в почве, поскольку почвы округа Мауи в основном относятся к мелкоземельной фракции.

Выветривание почвенных минералов и изменение минерального состава

Выветривание — это основной процесс, который воздействует на первичные минералы Земли с образованием более мелких и мелких частиц, которые мы называем «почвой». Округ Мауи — отличное место для наблюдения за последствиями выветривания, так как он содержит как слегка выветренные, так и сильно выветренные почвы. С точки зрения управления питательными веществами, процесс выветривания сильно влияет на доступность питательных веществ для растений.Первоначально, когда частицы почвы начинают выветриваться, первичные минералы выделяют в почву питательные вещества. По мере уменьшения размера этих частиц почва также может удерживать большее количество питательных веществ. В конечном итоге, однако, способность удерживать и удерживать питательные вещества значительно снижается в сильно выветрившихся почвах, поскольку большинство питательных веществ теряется из-за выщелачивания.

Существует два типа выветривания: физическое и химическое. Различия в моделях выветривания являются причиной большого разброса размеров частиц почвы.Валуны гораздо менее подвержены выветриванию, чем гравий. В свою очередь, гравий гораздо меньше выветривается, чем частицы глины. Частицы глины могут даже подвергаться атмосферным воздействиям в другие материалы, такие как оксиды железа и алюминия, которые обычно устойчивы к дальнейшему атмосферному воздействию. В тропиках очень важно химическое выветривание. Поскольку климат обычно теплый и влажный круглый год, он обеспечивает подходящую среду для непрерывного химического выветривания. Со временем, при достаточном количестве осадков и высоких температурах, минеральные частицы превращаются в более мелкие частицы почвы.В результате тропические почвы, как правило, представляют собой сильно выветрившиеся почвы. Таблица 2 предоставляет список основных первичных, вторичных минералов, оксидов алюминия и железа, а также аморфных материалов на Гавайях.

Физическое выветривание

Физическое выветривание — это процесс разрушения и разрушения материнской породы или первичных минералов внутри земли. В тропиках физическое выветривание вызывается смачиванием и высыханием горных пород; эрозия; действия растений и животных; или падение, разрушение или разрушение горных пород на более мелкие части.

Химическое выветривание

Химическое выветривание важно для управления питательными веществами, поскольку образующиеся в результате частицы почвы удерживают и поставляют питательные вещества. Однако при сильном выветривании почва теряет большую часть своих питательных веществ из-за чрезмерного выщелачивания. Таким образом, почвы с сильным выветриванием, как правило, являются неплодородными, в то время как почвы с умеренным выветриванием обычно более плодородны.

Как только материнская порода распадается на более мелкие части, на породу действует другой процесс.Этот процесс химического выветривания . Химическое выветривание включает изменение или превращение первичных минералов во вторичные минералы. Вторичные минералы служат основными строительными блоками мелких частиц с почвой. В результате могут быть синтезированы новые материалы, остаточный материал может накапливаться из материалов (таких как оксиды), которые не могут быть вызваны атмосферным воздействием, или материалы могут быть потеряны в результате выщелачивания.

Таблица 2 . Важные первичные минералы и выветрившиеся материалы на Мауи

Важные минералы и материалы выветривания базальтовой породы на Гавайях
Первичные минералы базальтовой породы	Плагиоклаз Полевой шпат Оливин Август Прочие: магнетит, апатит, ильменит
Вторичные минералы	Смектит, например монтмориллонит (менее выветренный) Каолин, такой как галлуазит (более выветренный)
Оксиды железа	Гематит Гетит Магнетит Магемит Лепидокрозит Ферригидрид
Оксид алюминия
Аморфные минералы
Аморфные вещества	Не указаны конкретные имена

Следующие три ссылки предоставляют анимированные демонстрации того, как процесс выветривания превращает первичные минералы во вторичные минералы и другие материалы, общие для почв. Эти анимации были созданы Государственным университетом Северной Каролины.

Фосфор и углерод во фракциях частиц почвы — глобальный синтез

Статус проверки : этот документ для обсуждения является препринтом. Он был на рассмотрении журнала Biogeosciences (BG). После обсуждения рукопись не была принята к рассмотрению.

Мари Спон Мари Спон Мари Спон

Биогеохимия почвы, Байройтский центр экологии и экологических исследований (BayCEER), Байройтский университет, Байройт, Германия

Биогеохимия почвы, Байройтский центр экологии и экологических исследований (BayCEER), Байройтский университет, Байройт, Германия

Скрыть сведения об авторе Поступило: 10 сентября 2018 г. — Принято к рассмотрению: 20 сентября 2018 г. — Начало обсуждения: 21 сентября 2018 г.

Несмотря на важность фосфора (P) как макроэлемента, факторы, контролирующие накопление органического фосфора (OP) в почвах, еще недостаточно изучены.Таким образом, цель этого метаанализа заключалась в изучении распределения OP, органического углерода (OC) и неорганического P (IP) по фракциям размера частиц в зависимости от климата, географической широты и землепользования на основе данных опубликованных исследований. Глинистая фракция содержала в среднем в 8,8 раз больше OP, чем фракция песчаника, и в 3,9 и 3,2 раза больше IP и OC, соответственно. Концентрации ОП фракции ила и фракции глинистости наиболее сильно коррелировали со средней годовой температурой (MAT) (R ² = 0.30 и 0,31 соответственно, p 2 = 0,73, p 2 = 0,49 и 0,34 соответственно, p

Мари Спон

Просмотренные

Всего просмотров статьи: 769 (включая HTML, PDF и XML)

HTML	PDF	XML	Всего	Приложение	BibTeX	EndNote
574	183	12	769	47	18	11

HTML: 574
PDF: 183
XML: 12
Всего: 769
Дополнение: 47
BibTeX: 18
Конечное примечание: 11

Просмотры и загрузки (рассчитано с 21 сентября 2018 г.

)

Месяц	HTML	PDF	XML	Всего
сен 2018	224	47	1	272
октябрь 2018	102	24	2	128
ноя 2018	42	14	0	56
декабрь 2018	38	6	0	44
янв 2019	14	3	0	17
фев 2019	12	3	0	15
март 2019	4	5	0	9
Апрель 2019	6	3	0	9
Май 2019	6	7	0	13
июн 2019	7	7	0	14
июл 2019	9	6	0	15
Август 2019	8	3	0	11
сен 2019	4	3	1	8
октябрь 2019	5	8	0	13
ноя 2019	2	1	0	3
декабрь 2019	2	1	0	3
Янв 2020	3	2	0	5
фев 2020	6	4	0	10
март 2020	3	2	0	5
Апрель 2020	1	1	0	2
Май 2020	2	0	2
июн 2020	13	3	0	16
июл 2020	14	9	5	28
Август 2020	3	2	0	5
сен 2020	2	1	0	3
октябрь 2020	5	2	1	8
ноя 2020	10	6	1	17
декабрь 2020	20	6	1	27
янв. 2021	4	4	0	8
фев 2021	3	0	3

Общее количество просмотров и загрузок (рассчитано с 21 сентября 2018 г.)

Месяц	HTML просмотров	PDF загрузок	XML загрузок
сен 2018	224	47	1
октябрь 2018	326	71	3
ноя 2018	368	85	3
декабрь 2018	406	91	3
янв 2019	420	94	3
фев 2019	432	97	3
март 2019	436	102	3
Апрель 2019	442	105	3
Май 2019	448	112	3
июн 2019	455	119	3
июл 2019	464	125	3
Август 2019	472	128	3
сен 2019	476	131	4
октябрь 2019	481	139	4
ноя 2019	483	140	4
декабрь 2019	485	141	4
Янв 2020	488	143	4
фев 2020	494	147	4
март 2020	497	149	4
Апрель 2020	498	150	4
Май 2020	500	150	4
июн 2020	513	153	4
июл 2020	527	162	9
Август 2020	530	164	9
сен 2020	532	165	9
октябрь 2020	537	167	10
ноя 2020	547	173	11
декабрь 2020	567	179	12
янв. 2021	571	183	12
фев 2021	574	183	12

Просмотрено (географическое распределение)

Всего просмотров статьи: 728 (включая HTML, PDF и XML) Из них 724 с определением географии и 4 неизвестного происхождения.


Всего:	0
HTML:	0
PDF:	0
XML:	0

Обсуждаемый

Последнее обновление: 11 февраля 2021 г.

AASHTO Терминология почвы — Pavement Interactive

Терминология AASHTO по почвам взята из AASHTO M 145, «Классификация почв и почвенно-агрегатных смесей для целей строительства автомобильных дорог».Агрегированная терминология взята из AASHTO M 147, «Материалы для заполнителя и грунтово-агрегатного основания, основания и поверхностных слоев». Основные термины включают:

Boulders & Cobbles : Материал задерживается на сите диаметром 75 мм (3 дюйма).
Гравий : Материал, прошедший через сито 75 мм (3 дюйма) и оставшийся на сите 2,00 мм (№ 10).
Крупный песок : Материал проходит через сито 2,00 мм (№ 10) и задерживается на сите 0,475 мм (№ 40).
Мелкий песок : Материал, проходящий через 0.475 мм (№ 40) и удерживается на сите 0,075 мм (№ 200).
Silt-Clay : Материал, проходящий через сито 0,075 мм (№ 200).
Фракция ила : Материал, проходящий через 0,075 мм и более 0,002 мм.
Фракция глины : Материал менее 0,002 мм.
Silty : Материал, проходящий через сито 4,75 мм (№ 4) с PI ≤ 10
Clayey : Материал проходит через сито 4,75 мм (№ 4) с PI ≥ 11
Крупнозернистый заполнитель : заполнитель остается на 2.Сито 00 мм и состоящее из твердых и прочных частиц или осколков камня, гравия или шлака. Обычно требуется требование износа (AASHTO T 96).
Мелкозернистый заполнитель : Заполнитель, проходящий через сито 2,00 мм (№ 10) и состоящий из природного или измельченного песка, и мелких частиц материала, проходящих через сито 0,075 мм (№ 200). Фракция, проходящая через сито 0,075 мм (№ 200), не должна превышать двух третей фракции, проходящей через сито 0,425 мм (№ 40). Часть, передающая 0.Сито 425 мм (№ 40) должно иметь LL ≤ 25 и PI ≤ 6. Мелкие заполнители не должны содержать растительных веществ, комков или шариков глины.

Обратите внимание, что эти определения являются определениями AASHTO и немного отличаются от определений Единой системы классификации почв (ASTM).

Измерение текстуры почвы в лаборатории | Информационные бюллетени

Ключевые моменты

Анализ размера частиц разбивает почву на классы текстуры — песок, ил или глина.
Текстура почвы влияет на удержание питательных веществ, накопление воды и дренаж.
Перед анализом удаляются частицы размером более 2 мм.
Текстурный треугольник почвы используется для определения типа почвы на основе процентного содержания песка, ила и глины.

Фон

Анализ размера частиц (PSA) определяет относительное количество песка, ила и глины в почве. Эти фракции являются минеральным компонентом почвы и вместе определяют структуру почвы.PSA — это лабораторная альтернатива полевому текстурированию (см. Информационный бюллетень «Измерение текстуры почвы в полевых условиях») и предлагает более надежное определение гранулометрического состава. Существует только приблизительная корреляция между ручным текстурированием и PSA (McDonald et al. , 1998), потому что ручное текстурирование основывается на качественной интерпретации текстуры, в то время как PSA измеряет точное количество отдельных размеров частиц.
Текстура почвы является неотъемлемым свойством качества почвы, которое оказывает большое влияние на ряд других свойств, влияющих на сельскохозяйственный потенциал (White, 1997).В частности, текстура почвы влияет на удержание питательных веществ, накопление воды и дренаж. Почвы с более высокой долей песка удерживают меньше питательных веществ и воды по сравнению с глинистыми почвами.

Минеральные компоненты почвы

Крупные фрагменты

Более 2 мм, включая крупнозернистый кварц, обломки горных пород и цементированный материал. Это обычно называется «фракцией гравия».

Песок

Содержит кварц и стойкие первичные минералы, такие как слюда.Размер частиц песка составляет от 2 мм до 20 микрон (Примечание: 1000 микрон в 1 мм).

Ил

Илы обычно состоят из кварца и мелких минеральных частиц, таких как полевой шпат и слюда, и имеют диаметр от 2 до 20 микрон.

Глина

Глины состоят из вторичных глинистых минералов и оксидов / оксигидроксидов железа и алюминия и имеют диаметр менее 2 микрон.

Юго-западная Австралия

Данные о почвах от ряда проектов, проводимых в штате, постоянно добавляются в базу данных о почвах, управляемую Министерством сельского хозяйства и продовольствия Западной Австралии.На рисунке 1, взятом из McArthur (1991), показаны типы почв, характерные для юго-западной Австралии.

Рисунок 1: Характерные почвы сельскохозяйственного региона юго-западной Австралии. Изображение любезно предоставлено Группой оценки природных ресурсов, DAFWA.

Анализ размера частиц

PSA — это надежный, воспроизводимый метод, который устраняет факторы, которые могут повлиять на структуру поля, такие как содержание органических веществ, минералогия глин, состав катионов и присутствие вяжущих веществ (Bowman and Hutka, 2002). Метод состоит из двух частей: диспергирования почвы и разделения частиц по размерным группам.

Диспергирование и предварительная обработка

Может потребоваться предварительная обработка почвы для удаления органических веществ и солей, таких как гипс. Оксиды железа, карбонат кальция и карбонат магния также должны быть удалены, поскольку они являются обычными вяжущими веществами в почвах Австралии (Bowman and Hutka, 2002). Предварительная обработка почвы позволит ему полностью разойтись.

Фракционирование

Фракционирование включает удаление каждой группы по размеру частиц (песок, ил и глина) из предварительно обработанной смеси почвы и воды, помещенной в цилиндр (рис. 2).Это достигается за счет того, что частицы почвы разного размера выпадают из раствора в разное время (для мелких частиц глины требуется больше времени). Затем фракции сушат и взвешивают, и песок, ил и глина должны добавлять
до 100%. Для этого метода необходимы некоторые расчеты, включая использование масштабного коэффициента для анализа пипеток и расчет для ситового анализа. Полный метод см. В Bowman and Hutka (2002).

Рисунок 2: Цилиндр, используемый для фракционирования частиц песка, ила и глины.Сначала оседает фракция песка, затем ил, затем глинистые фракции.

Использование треугольника текстуры почвы

Треугольник текстуры почвы (рисунок 3) используется для преобразования гранулометрического состава в признанный класс текстуры на основе относительных количеств песка, ила и глины в процентах, например:

Рисунок 3: После завершения фракционирования почвы текстурный треугольник используется для определения текстуры почвы.Изображение адаптировано из работы Ханта и Гилкеса (1992).

A — песок 50% + ил 30% + глина 20% = SILTY LOAM

Сетка на треугольнике позволяет вам перемещаться влево или вправо от вашей позиции параллельно любой стороне треугольника. Лучше всего начать с основания с песка. Расположите палец вдоль базовой линии на отметке 50%. Проведите пальцем вверх по линии, параллельной правой стороне треугольника. Одновременно другим пальцем проведите линию от отметки 30% ила до их встречи.Ваши два пальца всегда будут встречаться у глины за оставшийся процент, в данном случае 20%. Всегда бывает, что первые два выбранных размера приведут вас к третьему.

B — 80% песок + ил 5% + глина 15% = ПЕСЧАННЫЙ ПЫЛИ

Проведите пальцем по линии 80% песка, одновременно проводя другим пальцем по линии 5% ила, пока они не встретятся. Это должно быть где глина 15%.

Дополнительная литература и ссылки

Bowman GM и Hutka J (2002) Анализ размера частиц.В Почвенные физические измерения и интерпретация для оценки земли
(Эдс Н. Маккензи, К. Кофлан, Х. Крессвелл), стр. 224-239. Издательство CSIRO: Виктория.

Хант Н. и Гилкс Р. (1992) Справочник по мониторингу фермерских хозяйств. Университет Западной Австралии: Недлендс, Вашингтон.

McKenzie N, Coughlan K и Cresswell H (2002) Физические измерения и интерпретация почвы для оценки земель.
Издательство CSIRO: Коллингвуд, Виктория.

McKenzie NJ, Jacquier DJ, Isbell RF, Brown KL (2004) Австралийские почвы и пейзажи. Иллюстрированный сборник.Издательство CSIRO: Коллингвуд, Виктория.

NLWRA (2001) Австралийская оценка сельского хозяйства 2001 г. Национальный аудит земельных и водных ресурсов.

Авторы: Кэтрин Браун, (Университет Западной Австралии) и Эндрю Верретт, (Министерство сельского хозяйства и продовольствия, Западная Австралия).

Этот информационный бюллетень gradient.org.au был профинансирован программой «Здоровые почвы для устойчивых ферм», инициативой Фонда природного наследия правительства Австралии в партнерстве с GRDC, а также регионами WA NRM Совета водозабора Avon и NRM южного побережья. через инвестиции в Национальный план действий по солености и качеству воды и Национальную программу по уходу за землей правительства Западной Австралии и Австралии.
Главный исполнительный директор Департамента сельского хозяйства и продовольствия штата Западная Австралия и Университет Западной Австралии не несут никакой ответственности по причине небрежности или иным образом, возникшей в результате использования или разглашения этой информации или любой ее части.