элементный состав почв и его экологическое значение

Элементный состав почв

элементный состав почв и его экологическое значение

ЭЛЕМЕНТНЫЙ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ПОЧВ

Практически все процессы, протекающие в почвах, имеют сложный комплексный характер, что обусловлено спецификой почвы как природного тела. В числе химических особенностей почв можно назвать следующие.

Полихимизм. Почва содержит очень большой набор химических элементов и веществ, причем один и тот же элемент представлен, как правило, несколькими соединениями, а одно и тоже вещество может находиться в различных кристаллических или аморфных состояниях.

Гетерогенность и полидисперсность. Почва представляет собой многофазную систему с развитыми неоднородными поверхностями раздела, на которых происходят процессы сорбции и десорбции (включая хемосорбцию) органических и минеральных компонентов.

Органно-минеральные взаимодействия – одна из наиболее специфичных почвенных особенностей исущественная черта почвообразования. В почвах формируются не толькопростые и комплексные соли, но и сложные адсорбционные комплексы, состоящие из минералов и органических веществ.

Динамичность почвенных процессов. Для природных почв характерны суточная, сезонная, годичная и вековая динамика. Изменения происходят непрерывно, что заставляет трансформировать классические химические представления и понятия.

Пространственная неоднородность – неотъемлемое почвенное свойство, обусловленное исходной пространственной неоднородностью факторов почвообразования (первичная неоднородность); она может нарастать по мере развития почвообразовательного процесса (вторичная неоднородность).

Неравновесность состояний и термодинамическая необратимость процессов. Почва – открытая термодинамическая система, через которую непрерывно протекает поток энергии и вещества. Это не позволяет достичь равновесных состояний, что усугубляется и своеобразной кинетикой почвенно-химических процессов, в которых сочетаются и очень быстрые и крайне медленно протекающие реакции.

Основой понимания происходящих в почвах процессов является знание химического состава почв и его изменений при почвообразовании и использовании почвенного покрова. Химический состав почв характеризуется двумя показателями: элементным и фазовым (вещественным) составом.

Элементный состав почв – одна из основных химических характеристик почв, на которой базируется понимание свойств почв, их генезиса и плодородия. Без знания элементного состава почв глубокие почвенно-химические исследования невозможны.

Элементным составом почв называют набор и количественное соотношение химических элементов в почвенной массе.

Элементный состав отражает многие наиболее важные итоги почвообразовательного процесса.

По элементному составу различают генетические горизонты почв: в частности перегнойно-аккумулятивные горизонты отличаются повышенным содержанием углерода, фосфора, азота; в элювиальных горизонтах повышено содержание кремния и понижено содержание многих других элементов; в иллювиальных горизонтах накапливаются железо, алюминий и ряд других элементов.

Элементный состав дает представление о потенциальном плодородии почв. Высокое содержание углерода органических соединений и азота обычно считают признаком плодородной почвы. Высокий уровень накопления хлора – показатель неблагоприятных для растений условий.

Конечно, растениям доступна только часть находящихся в почве элементов питания.

Элементы, входящие в кристаллические решетки алюмосиликатов, в состав труднорастворимых соединений или в состав негидролизуемых компонентов гумусовых веществ, становятся доступными растениям после их полной мобилизации, т.е.

после полного или частичного разрушения исходной структуры и перехода элемента в форму растворимого соединения. Тем не менее валовое содержание, или запасы элемента, показывают, как долго та или иная почва потенциально может обеспечивать растения при условии полной мобилизации запасов.

Элементный состав – один из важнейших факторов, который обусловливает выбор методов химического и физико-химического анализа почв.

Почвы содержат практически все природные элементы периодической системы Д.И.Менделеева. По набору элементов и их количественному содержанию почвы существенно отличаются от живых организмов, минералов и горных пород.

Живые организмы состоят главным образом из элементов-органогенов – углерода, азота, водорода, кислорода, фосфора, серы; так называемые минеральные компоненты входят в их состав в сравнительно небольших количествах.

Индивидуальные минералы содержат, как правило, небольшой набор элементов.

В почвах практически все входящие в их состав элементы являются обязательными и необходимыми. Большой набор элементов – первая отличительная особенность почв.

Вторая особенность заключается в сочетании высокого содержания углерода и кремни, что отражает взаимное влияние двух факторов почвообразования: растительного и животного мира, с оной стороны, и почвообразующих пород – с другой.

Третья особенность — большой диапазон концентраций, охватывающий 4-5 порядков и даже достигающий 9-10 порядков.

Средний элементный состав некоторых важнейших почв приведен в таблице … Приведенные в таблице данные об элементном составе почв показывают усредненный состав метрового слоя почвы. Этот слой включает 2-3 (а иногда и больше) почвенных горизонтов.

По абсолютному содержанию в почвах все элементы могут быть объединены в несколько групп. В первую группу следует отнести кислород и кремний, содержание которых составляет десятки процентов. Вторая группа включает элементы, содержание которых в почве меняется от десятых долей до нескольких процентов: это Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, C.

Первые две группы – типичные макроэлементы. В третью группу входят Ti, Mn, N, P, S, H, концентрации которых измеряются десятыми и сотыми долями %. Они составляют переходную группу.

Микро- и ультрамикроэлементы содержатся в почвах в количестве 10-3…10-10%; к ним можно отнести все остальные элементы, встречающиеся в почвах: Ba, Sr, Cu, Cr и т. д.

Почвы различного механического состава значительно отличаются друг от друга, особенно по содержанию Si, Al, Fe, щелочных и щелочноземельных металлов. В легких почвах повышена концентрация кремния – основную массу составляет SiО2.

По сравнению со средним содержанием пород почвы обогащены С, N, P, S, т. е. биогенными элементами, накапливающимися в результате деятельности живых организмов.

Si, Al, Fe, Mg, K, Na практически унаследованы почвами от почвообразующей породы.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/1_122147_elementniy-sostav-pochv.html

Тема № 2.5: Экологическое значение почвы

элементный состав почв и его экологическое значение

Тема № 2.5: ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВЫ

ЗНАНИЯ:

1)  Объяснить значение минерального и органического состава почвы.

2)  Привести примеры химических заболеваний и меры по их профилактике.

3)  Уделить внимание значению примесей антропогенного характера и увязать это с пищевой

цепочкой (почва-растения-животные-человек).

4)  Рассказать о самоочищении почвы, как о важном свойстве, используемом человеком в народном

хозяйстве и в быту.

5)  На примере показать пути защиты почвы от эрозии, деградации, загрязнения.

УМЕНИЯ:

Выявление причин возникновения геоэндемических заболеваний.

СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:

1.  Понятие термина «почва», почва как элемент биосферы.

2.  Экологическое значение почвы:

·  экологическая характеристика свойств почвы;

·  химический состав почвы;

·  самоочищение почвы;

·  геоэндемические заболевания.

3.  Загрязнение почвы. Роль примесей в почве антропогенного характера.

4.  Деградация почвы. Пути защиты почвы от эрозии и истощения.

1. Понятие термина «почва», почва как элемент биосферы

Почва – поверхностный слой коры Земного шара, играющий большое значение в жизни человека. Почва – это поверхностная часть литосферы, сформировавшаяся после появления жизни на Земле под влиянием климата, растительных и почвенных организмов. Почва – неотъемлемое звено кругооборота веществ в природе – элемент ее биосферы.

2. Экологическое значение почвы:

·  Экологическая характеристика свойств почвы

Можно сказать, что почва – живой покров Земли. Почва формирует химический состав потребленных человеком продуктов питания, питьевой воды и, отчасти, атмосферного воздуха.

Человек, включаясь через почву в биогеоценоз данной экосистемы, формируется как соответствующий адаптивный тип (как нами рассмотрено ранее – существует 4 типа) в виде национальных признаков, наиболее приспособленный к выживанию в условиях данного климата и местности.

Человек, переселившийся в другой климатический пояс, через десятилетия приближается к облику местного населения (по уровню обмена веществ, составу пищеварительных ферментов, функционированию сердечно-сосудистой, легочной и других систем).

Почва через пищу, воздух и воду активно влияет на этот адаптивный процесс. Таким образом, в экологическом плане почва – это важнейшее зкологическое звено, которое через климат, пищу, воздух и воду обеспечивает выживание человека в данной местности, формирует его здоровье, болезненный статус и срок жизни.

Кроме того, почва – это поглотитель всего живущего на Земле. Постоянно загрязняясь и самоочищаясь, почва является непременным участником биологического круговорота живых существ на Земле. В Библии сказано: «Из праха пришел – в прах и уйдешь».

·  Химический состав почвы

Почва состоит из минеральных, органических и органо-минеральных комплексов, соединений, почвенных растворов, воздуха, почвенных микроорганизмов, насекомых, животных и загрязнителей.

Для гигиенической оценки почвы важно знать ее естественный химический состав.

Минеральные вещества составляют 60-80% — это кремнозем, кварц, алюмосиликаты.

Особый интерес имеется к микроэлементам – F, J, Mn, Se — их повышенное или пониженное содержание влияет на формирование естественных геохимических провинций с их эндемическими заболеваниями (флюороз, кариес, эндемический зоб).

Гигиеническая оценка степени загрязнения почвы неорганическими соединениями основана на сравнении их содержания с ПДК, например: Cr — 0,05; Hg — 2,1; Pb — 20,0; Мg — 1500,0; As — 45,0 мг/кг почвы.

Органические вещества представлены в почве (1) собственно органическими кислотами (гуминовыми и др.), (2) веществами, синтезированными почвенными микроорганизмами, называемыми гумусом, и (3) чужеродными для почвы веществами, поступающими извне. В гуминовых веществах сосредоточены огромные запасы углерода Земли.

Все останки растений и животных, поступающие в почву, перерабатываются почвенной флорой и фауной. На возможности почвы к переработке попавших в нее органических веществ и на уровень происшедшей переработки указывает степень переработки органических веществ в гуминовые вещества, о чем судят по коэффициенту гумификации, который определяется по формуле:

углерод гумуса ____________ норма: 1-2

углерод растительного происхождения

О загрязнении почвы судят по общему азоту почвы и числу Хлебникова.

Если содержание общего азота в конкретном месте возрастает в 2-3 раза, то говорят о загрязнении почвы. О степени загрязнения почвы органическими веществами свидетельствует соотношение азота гумуса (переработанных веществ) ко всему органическому азоту, находящемуся в почве:

число Хлебникова = азот гумуса норма = 0,98-1,0

весь органический азот

Чем чище почва, тем это число ближе к 1,0.

Большую роль играет влажность почвы. Только в ней передвигаются все химические вещества, происходят химические и биологические процессы, осуществляющие самоочищение почвы и снабжение питанием всего в ней и на ней живущего.

· Самоочищение почвы

Почва является важной составной частью биосферы, в которой происходит обезвреживание (детоксикация) основной массы поступающих в нее органических веществ: растений, деревьев, насекомых, животных – это белки, жиры, углеводы (Б, Ж,У) и продукты их обмена.

Они распадаются до образования неорганических веществ – этот процесс называется минерализацией. В результате этого в почве образуется новое органическое вещество – гумус (греч. – перегной). А этот процесс называется гумификацией.

Гумус не пахнет, медленно разлагается на составные части, которые усваивают растения. Он очень необходим растениям для полноценного роста.

Вместе оба процесса – минерализация и гумификация, направленные на восстановление первоначального состояния почвы, получили название процессов самоочищения почвы.

Это сложный процесс, зависящий от химического состава почвы, ее физических свойств (пористости, воздухо — и влагопроницаемости (например, песок, глина и т. д.

), обеспечивающих доступность воздуха и воды, состава микрофлоры и фауны почвы.

Переработка чужого для почвы органического вещества может осуществляться в аэробных и анаэробных условиях. И в тех, и в других условиях «работают» специально приспособленные для этих процессов организмы.

Так процесс переработки в аэробных условиях называется гниением и осуществляется насекомыми, червями, грибами и, в основном, микроорганизмами.

В анаэробных условиях органические вещества разлагаются неспороносными гнилостными микроорганизмами, вызывающие брожение.

Таким образом, при гниении (аэробном процессе) этапы очищения почвы состоят из: 1) аэрации (оксигенации) – поглощения кислорода; 2) минерализации – распада Б, Ж,У с образованием минеральных веществ и 3) гумификации – синтеза нового органического вещества — гумуса. При этом процессе переработки всегда выделяется тепло – энергия, способствующая размножению соответствующих насекомых и микроорганизмов. У человека процесс гниения наблюдается при застойных процессах в толстом кишечнике (запорах).

Очищение почвы путем брожения (анаэробном процессе) идет с поглощением энергии и образованием зловонных или горючих газов (метана, водорода, аммиака, меркаптанов и др.). Этот же процесс имеет место в кишечнике человека при «несварении желудка».

Рассмотрим процессы переработки Б, Ж,У в аэробных и анаэробных условиях.

Углеводы – в аэробных и анаэробных условиях окисляются до углекислого газа и воды, образуются карбонаты. Этот процесс называется карбонификацией. Часть углеводов идет на строительство организмов – микробов, насекомых, червей.

Жиры – в аэробных условиях медленно окисляются до образования глицерина, жирных кислот, серной кислоты и сульфатов, фосфорной кислоты и фосфатов – процессы сульфидизации и фосфатизации. В анаэробных условиях разложение идет до углекислого газа, водорода (горит с образованием воды — огни на могилах), сероводорода и зловонных газов.

Белки при анаэробном процессе разлагаются до аммиака. При аэробном процессе вначале также образуется аммиак, но в присутствии кислорода переводится микроорганизмами в азотистую кислоту и нитриты, затем при дальнейшем контакте с кислородом – в азотную кислоту и нитраты.

Этот окислительный процесс минерализации белков называется нитрификацией и имеет гигиеническое значение: по нему судят о времени попадания белков в почву. При свежем загрязнении – в почве больше аммиака или нитритов, при старом – нитратов.

Этими минералами питаются растения и микроорганизмы, строя свои телесные оболочки. Параллельно, другие микроорганизмы восстанавливают нитраты до аммиака и свободного азота. Этот обратный процесс идет с выделением этих газов и называется денитрификацией, вызывающей обеднение почвы полезными азотистыми веществами.

То есть, в почве идут одновременно два параллельных процесса: более быстрый – нитрификации и более медленный – денитрификации.

·  Геоэндемические заболевания

Природный состав почвы является характерной особенностью данной местности. Гигиеническое значение состава почвы таково, что он определяет набор элементов в пище людей данного региона. И если все вещества находятся в достаточном количестве, то народ растет здоровый. Но часто в почве не хватает каких-либо элементов.

Так на большей части России – фтора и йода. В Мурманской области – избыток фтора. И это ведет к эндемическим заболеваниям – флюорозу (избыток фтора), кариесу (недостаток фтора), к преждевременному старению и эндемическому зобу (недостаток йода).

Имеются почвы с естественным высоким содержанием селена. В этом случае почва является ощелоченной и выращенные на ней растения содержат повышенное количество селена, что вызывает щелочную болезнь скота и отравление людей.

Повышенное содержание мышьяка ведет к заболеванию раком желудка; молибдена – молибденовой падагре и раку пищевода. Это естественно эндемические почвы, проживание на них ведет к массовым «местным» — эндемическим заболеваниям.

Профилактикой геоэндемических заболеваний служит или добавление в пищу недостающих веществ (йод, фтор, селен), или включение в рацион питания дополнительной пищи, полученной из других регионов, благополучных по этому веществу.

3. Загрязнение почвы. Роль примесей в почве антропогенного характера

С появлением человека почва стала интенсивно загрязняться искусственными загрязнителями, чуждыми природе и человеческому организму. И называются они ксенобиотиками – «чужаками».

По структуре они могут быть трех видов: а) физические — крупные структуры: строительный материал, пластмассовые бутылки и др.; б) химические — свинец, радиоактивные вещества и др.

, и в) биологические – вирусы, бактерии, простейшие.

По способу попадания в почву загрязнители делят на 2 группы:

1)  вносимые целенаправленно, планомерно – пестициды, удобрения, стимуляторы роста растений и т. д.;

2)  попадающие случайно, с техногенными жидкими или твердыми выбросами — выхлопные газы автомашин, газы заводов, ТЭЦ и т. д.

По происхождению они могут быть промышленными (металлы, нефтепродукты), автомобильными (сажа, свинец), сельскохозяйственными (навоз, помет), результатами аварий, испытаний атомных бомб или военных действий (повышенная радиоактивность, применение дефолиантов).

Опасность этих ксенобиотиков заключается в том, что, попадая в почву в результате хозяйственной деятельности человека и, практически, не изменяясь в ней, они, смешиваясь с почвенными водами, включаются в пищевую цепь: почва-растение-животное-человек и создают искусственные биогеохимические районы, формирующие повышенную заболеваемость проживающих на их территории людей, обусловленную антропогенным происхождением. Это могут быть иммунотоксическое, аллергенное, мутагенное, канцерогенное, терратогенное воздействие, а также раннее возникновение и агрессивное развитие обычных болезней, особенно у детей, в целом сокращающих продолжительность жизни.

Одна из теорий происхождения ВИЧ-инфекции: атомные испытания в атолле Бикини – выделение радиоактивной пыли – осаждение ее на почву и растения Центральной Африки – поступление в организм питающихся плодами обезьян – мутация природного обезьяннего возбудителя СПИДа – заражение человека (СПИД человеческий).

Существующие вокруг металлургических заводов повышенные выбросы фтора приводят к некрозу листьев у плодовых деревьев, флюорозу, болезням печени, почек, желудочно-кишечного тракта у людей и кроветворения у детей; никеля – к учащению заболеваний шизофренией; ртути – заболеваниям эндокринной и нервной систем, мочеполовых органов у мужчин и снижению фертильности у женщин; свинца – расстройству кроветворения, репродуктивной системы и злокачественным новообразованиям.

Стремление побыстрее и в большем объеме вырастить урожай овощей толкает производителей на повышенное внесение в почву удобрений – нитратов. Для растений нитраты необходимы для построения белка и хлорофилла. В Европе вносят в 30-40 раз больше удобрений, чем в России, в связи с чем требуется тщательный контроль за ввозимыми оттуда овощами.

У разных растений нитраты скапливаются в разных частях плодов. У огурцов и кабачков — в 10 раз больше в кожуре; у капусты – в кочерыжке; у арбузов и дыни — в 40 раз больше в мякоти; у картофеля – в середине. Большие корнеплоды содержат больше нитратов, чем средние.

При повышенном содержании нитратов разрезанный картофель краснеет, в середине у него формируется гниющая полость, из-за чего он долго не хранится. Если взрослый человек на суточную дозу нитратов в 200-300 мг на кг веса не реагирует, то у ребенка реакция начинается с 4-5 мг/кг.

Сами нитраты не опасны, но под влиянием микрофлоры кишечника они переходят в ядовитые нитриты, которые соединяются с гемоглобином крови и переводят его в метгемоглобин, не усваивающий кислорода, что ухудшает развитие ребенка и способствует развитию болезней у взрослых.

В больших количествах (чаще с дыней) нитраты вызывают вначале расстройство кишечника, боли в животе, а всасываясь – отравление организма. Чтобы уменьшить поступление нитратов с овощами применяют следующие приемы. Картофель замачивают разрезанными дольками на 2-3 часа в теплой воде и отваривают (нельзя в алюминиевой посуде!).

Тепличные помидоры и огурцы замачивают на 2-3-часа; зеленый лук и петрушку выдерживают в холодильнике в течение суток. Неиспользованный салат из тертой свеклы через 3-5 часов выбрасывают, поскольку в ней под влиянием кислорода воздуха образуются нитриты. У квашеной капусты нитраты переходят в раствор – пить его не рекомендуется.

4. Деградация почвы. Пути защиты почвы от эрозии и истощения

В настоящее время для обеспечения питания одного человека требуется около 0,3-0,4 га пахотной земли. Однако из всей поверхности суши используется под пашни в РФ всего 8,7% (в мире – 10,2%). При этом площадь пахотной земли все время убывает из использования из-за деградации и порчи земель.

Рассмотрим основные виды деградации почвы антропогенного происхождения.

1) Основной враг почвы – эрозия: размыв в виде оврага или смыв с дождевой или талой водой. В РФ эрозии подвержено 63% пахотной земли.

Главной причиной современной ускоренной эрозии явились: резкий рост техногенной нагрузки на почву, уже ослабленную предыдущим бессистемным использованием; широкая распашка земель; переход на неправильную агротехнику — отказ от традиционного севооборота, отсутствие севооборотов, переход к интенсивной монокультуре с применением больших доз минеральных удобрений с распашкой почвы тяжелыми сельхозмашинами, приводящей к нарушению ее структуры. Водная и ветровая эрозия почвы обусловлена также уничтожением естественного растительного покрова (лесов).

Борьба с эрозией многогранна. Это применение простейших агротехнических приемов: вспашка поперек склона, использование культиваторов вместо плуга, севооборот и т. д. Сложные инженерные мероприятия включают борьбу с оврагами, высадку лесов, структурирование почв полимерами и т. д.

2) Эти же процессы, а также недостаточное внесение органики в почву, приводят к дегумификация (потеря гумуса) почвы с утратой плодородия.

гумуса в РФ за последние 100 лет снизилось вдвое – с 14 до 7% и в настоящее время около 43% пахотных земель имеют низкое содержание гумуса.

Борьбой с этими процессами служит регулярное внесение навоза в землю, соблюдение севооборота с включением посевов бобовых культур или люцерны, вносящих в землю азотистые вещества.

3) Большая роль в деградации почвы – ее загрязнение в результате техногенных процессов: возрастания объемов добычи полезных ископаемых, развития энергетики, химизации земледелия. Загрязнители попадают в почву с атмосферными осадками, пылью, газами, сточными водами.

Главные загрязнители – органические и минеральные кислоты (серная, соляная, азотная), тяжелые металлы, нефтепродукты. Выпадение кислотных дождей в городах и их окрестностях, вокруг крупных металлургических заводов.

Кислоты вымывают из почвы щелочные металлы, способствуют выносу из глубин в поверхностные слои вредных соединений алюминия, железа, марганца, которые, попадая в питьевую воду, вызывают эндемические заболевания.

Вдоль автомобильных дорог происходит накопление свинца, который, включаясь в круговорот растительности, попадает в организм людей и вызывает тяжелые заболевания. Борьбой с закислением почв служит их известкование, что приводит к резкому удорожанию производства сельхозкультур.

4) Опустынивание – одна их важнейших экологических проблем. Это необратимая гибель плодородной земли, которую уже нельзя восстановить.

Этот процесс происходит или в результате опускания грунтовых вод, либо накопления в ней солей из-за понижения уровня воды, вырубки деревьев, распашки непригодных для земледелия почв и т. д.

Борьбой с опустыниваем служит мелиорация почв, высадка деревьев и кустов, отказ от распашки малопригодных земель и исчерпывания подземных вод без их восполнения. Саудовская Аравия за счет нефтедолларов организовала ввоз в страну плодородного грунта и на 80% обеспечила среди пустынь себя пшеницей.

5) Вторичное засоление почвы, вызванное бездренажным орошением и неконтролируемыми поливами.

Контрольные вопросы

1)  Понятие «почвы» как элемента биосферы.

2)  Самоочищение почвы как важное ее свойство, используемое человеком в народном хозяйстве и в быту.

3)  Объяснить значение минерального и органического состава почвы для здоровья человека.

4)  Что такое гумификация почвы?

5)  Геоэндемические заболевания. Привести примеры геохимических заболеваний и меры по их профилактике.

6)  Роль фтора и йода в почве для человека.

7)  Виды антропогенного загрязнения почвы.

8)  Пищевая цепочка с участием почвы.

9)  Деградация почвы. Пути защиты почвы от эрозии, истощения и загрязнения.

Источник: https://pandia.ru/text/80/365/72479.php

Элементный состав почв и его задачи

элементный состав почв и его экологическое значение

Элементный состав почв — первая и необходимая химическая характеристика

почв, на которой базируется понимание свойств почв, их

генезиса и плодородия. Без знания элементного состава почв глубокие

почвенно-химические исследования невозможны.

Элементным составом почв называют набор и количественное соотношение

химических элементов в почвенной массе. В качестве синонима

«элементного состава» иногда употребляют термин «валовой состав

почвы», но он менее точен, поскольку не поясняет, о каком именно

составе (химическом, механическом) идет речь. Слово «валовой» означает

«общий», состоящий из всех компонентов. Поэтому часто говорят

о валовом, или общем, содержании элемента в почве, имея в виду все

его количество в почве независимо от форм соединений.

Элементный состав в химии почв и в почвоведении — важнейший

показатель химического состояния почв, их свойств и генезиса. Он используется

для оценки потенциального плодородия почв, а также при

выборе и разработке методов химического анализа почв. Элементный состав в химии почв и в почвоведении — важнейший

показатель химического состояния почв, их свойств и генезиса. Он используется

для оценки потенциального плодородия почв, а также при

выборе и разработке методов химического анализа почв.

Рассмотрим эти направления более подробно.

1. Элементный состав отражает многие и наиболее важные ИТОГИ

почвообразовательного процесса. По элементному составу различаются

генетические горизонты почв; в частности, перегнойно-аккумулятивные

горизонты отличаются повышенным содержанием С, Р, N; в иллювиальных

горизонтах накапливается Fe, A1 и ряд других элементов. В элювиальных

горизонтах повышено количество кремния и понижено содержание

многих других элементов. Иными словами, можно воспользоваться

элементным составом как диагностическим признаком при определении

вида генетического горизонта.

Совокупность элементных составов генетических горизонтов одного

почвенного профиля служит показателем направления почвообразовательного

процесса. В качестве примера на рис. 1 показано распреде-

ление углерода органических соединений и валового содержания железа

по профилю чернозема и дерново-подзолистой почвы. Для чернозема

характерно постепенное убывание с глубиной количества углерода

органических соединений и равномерное распределение железа. Это

свидетельствует о том, что в черноземной почве не произошло заметного

перераспределения по профилю железа (и других минеральных компонентов),

а одним из главных процессов является прогрессирующее

накопление гумуса без последующего его переноса в профиле.

В дерново-подзолистой почве уже только по этим данным выявляются

иные процессы: интенсивное гумусонакопление идет только в самой

верхней части профиля с частичным выносом органического вещества

в иллювиальный горизонт. Распределение железа указывает на его

потерю элювиальным горизонтом (возможно, с разрушением алюмоси-

ликатов) и накопление в иллювиальном горизонте. Верхний максимум

накопления железа совпадает с перегнойно-аккумулятивным горизонтом;

одна из вероятных причин появления этого максимума — биологическое

накопление элемента. Даже эти немногие данные элементного

состава позволили высказать некоторые положения о наиболее важных

процессах, формирующих почвенный профиль. Полный анализ

элементного состава позволяет во многих, хотя и не во всех случаях определить

главное направление процесса, результат почвообразования.

Однако элементный состав ничего не говорит о механизмах протекающих

реакций и не дает возможности выявить те процессы, которые связаны

только с трансформацией, перестройкой веществ в почве, если эта

трансформация не сопровождается пространственной дифференциацией

почвенной массы.

2. Элементный состав позволяет в некоторой степени судить о потенциальном

плодородии почв. Высокое содержание углерода органических

соединений и азота обычно считают признаком плодородной почвы.

Высокий уровень накопления хлора — показатель неблагоприятных

для растений свойств. Конечно, растениям доступна только часть (и не

всегда большая) находящихся в почве элементов питания растений.

Элементы, входящие в кристаллические решетки алюмосиликатов, в состав

труднорастворимых соединений или в состав негидролизуемых компонентов

гумусовых веществ, становятся доступными растениям только

после их мобилизации, т. е. после полного или частичного разрушения

исходной структуры и перехода элемента в форму легкорастворимого

соединения. Тем не менее валовое содержание или запасы элемента

показывают, как долго та или иная почва потенциально может

обеспечивать растения при условии полной мобилизации запасов.

Расчет потенциальной обеспеченности типичного чернозема азотом,

фосфором и калием приведен в табл. 2. Только в слое 0—20 см запасы

азота достигают б—11 т/га,и при урожае пшеницы в 30 ц/га этого может быть

достаточным на 60—100 лет.

Еще больше относительная обеспеченность по фосфору и тем более по калию. Сделанный расчет позволяет оценить только некоторую условную потенциальную возможность почвы при использовании всех запасов.

Практически полная мобилизация всех запасов невозможна, но даже мобилизация ближних резервов, как следует из этих расчетов, в течение десятилетий приводит к истощению почвы.

Полная мобилизация элементов означает полную деградацию, разрушение

почвы, превращение почвы в бесплодную смесь оксидов. Следовательно,

даже из данных элементного состава почв вытекает необходимость

обеспечения бездефицитного баланса всех элементов пита-

«ия в пахотных почвах.

3. Элементный состав — один из важнейших факторов, который

обусловливает выбор методов химического и физико-химического ана-

лиза почв. Любая почва содержит большой набор элементов, причем

содержание их колеблется от десятков процентов до 10~9—10_10%. Многие

элементы оказывают взаимное мешающее влияние при химическом

анализе, причем соотношение мешающих и определяемых элементов

часто складывается очень неблагоприятно. Поэтому при химическом

анализе почв широко используются методы концентрирования и различные

приемы отделения определяемых элементов от мешающих выполнению

анализа.

Элементный состав почвы и ее гранулометрических фракций может

быть использован как дополнительный диагностический признак при

идентификации почвенных минералов, особенно в тонкодисперсных

фракциях.

1136

Вернуться в категорию: Растения

Источник: http://cozyhomestead.ru/Rastenia_30479.html

Состав, свойства и экологическая значимость почвенных растворов

элементный состав почв и его экологическое значение

Наиболее существенным источником почвенных растворов являются атмосферные осадки. Грунтовые воды также могут участвовать в их формировании при близком их залегании от поверхности. При орошении дополнительным резервом влаги для почвенных растворов становятся поливные воды.

Атмосферные осадки, поверхностные воды, росы, грунтовые воды, попадая в почву и переходя в категорию жидкой ее фазы, изменяют свой состав при взаимодействии с твердой и газообразной фазами почвы, с корневыми системами растений и живыми организмами, населяющими почву.

В почвенном растворе содержатся минеральные, органические и органо-минеральные вещества, представленные в виде ионных, молекулярных и коллоидных форм. Кроме того, в почвенном растворе присутствуют растворенные газы: С02, 02 и др.

Из минеральных соединений в составе почвенного раствора могут быть анионы НСО, С032_, И03', М02″, 5042~, СИ, Н2Р04~, НР042- и катионы Са2+, 1У2+, Иа+, ИН4+, К+, Н+ и др. В сильнокислых почвах могут быть также А13+, Ре3+, а в заболоченных — Ре2+. Железо и алюминий в почвенных растворах содержатся в основном в виде устойчивых комплексов с органическими веществами.

Из органических соединений в почвенном растворе могут присутствовать водорастворимые вещества органических остатков и продукты их разложения, продукты жизнедеятельности растений и микроорганизмов (органические кислоты, сахара, аминокислоты, спирты, ферменты, дубильные вещества и др.), а также гумусовые вещества.

Органо-минеральные соединения представлены преимущественно комплексными соединениями различных органических веществ кислотной природы (гумусовые кислоты, полифенолы, низкомолекулярные органические кислоты) с поливалентными катионами.

Соотношение минеральной и органической частей почвенного раствора неодинаково в разных почвах.

Так, для болотных, подзолисто-болотных и целинных дерново-подзолистых почв характерно преобладание в почвенном растворе органических веществ над минеральными; в черноземах эти компоненты примерно равны, а в засоленных почвах минеральных соединений больше.

Повышенное содержание органических веществ в почвенном растворе имеют также солонцовые почвы благодаря его щелочной реакции к пептизирующему действию поглощенного Иа+.

Коллоидно-растворимые формы могут быть представлены органическими и органо-минеральными веществами, золями кремнекислоты и полуторными оксидами железа и алюминия. По данным К. К. Гедрой- ца, коллоидная часть составляет обычно 1/4—1/10 и меньше от общего количества веществ в растворе. Высокое содержание коллоидно-растворимых соединений наблюдается в почвенных растворах солонцов.

отдельных компонентов почвенного раствора существенно изменяется также по генетическим горизонтам одного и того же типа почв. Максимум органических веществ находится в почвенном растворе органогенных и гумусовых горизонтов.

Вниз по профилю почв количество органических веществ резко падает в результате их закрепления и минерализации в верхних горизонтах.

В черноземах, каштановых почвах, сероземах и солонцах в составе почвенных растворов на нижних горизонтах содержание минеральных солей увеличивается.

Концентрация почвенного раствора невелика и обычно не превышает нескольких граммов вещества на литр раствора. Исключение составляют засоленные почвы, в которых содержание растворенных веществ может достигать десятков граммов на литр.

Так, в подзолах концентрация почвенного раствора составляет 2—3, в черноземах — 4—6, в солончаках — 10—300 г/л при оптимальной концентрации для большинства сельскохозяйственных растений 3—6 г/л.

Для сравнения: концентрация солей в воде реки Дон — 0,5, а в морской воде 35 г/л.

Почвенный раствор находится в постоянном и тесном взаимодействии с твердой и газовой фазами почвы и корнями растений, и поэтому состав и концентрация его являются результатом биологических, физико-химических и физических процессов, лежащих в основе этого взаимодействия.

Темп и направление указанных процессов подвержены значительной сезонной изменчивости, поэтому и состав почвенного раствора чрезвычайно динамичен.

Постоянно меняется концентрация почвенного раствора в зависимости от изменения влажности почвы и потребления питательных веществ корнями растений.

Типичны сезонные тесты агрохимиков на содержание в почвах доступных растениям азота и фосфора, так как растения потребляют эти элементы главным образом из почвенного раствора.

К. К. Гедройц еще в 1906 г. писал, что дальнейшие успехи агрономии зависят от развития исследований почвенных растворов ввиду той важной роли, которую они играют и в почвообразовании, и в жизни растений.

Изменение концентрации и состава растворов ведет к изменению режима водного и минерального питания растений, что, естественно, непосредственно отражается на их развитии и продуктивности.

Поэтому человек своими разнообразными воздействиями на почву в процессе сельскохозяйственного производства по существу всегда стремился и стремится регулировать тем или иным способом состав почвенного раствора, сделать его оптимальным для получения наиболее высокой продуктивности агроценозов.

Для питания растений большую роль играет осмотическое давление почвенного раствора. Если оно равно осмотическому давлению клеточного сока растений или выше его, то поступление воды в растения прекращается, что характерно для засоленных почв.

Важнейшими характеристиками почвенных растворов являются их кислотность и щелочность, которые напрямую зависят от солевого состава растворов, поглотительной способности почв и присутствия в почвах свободных кислот.

Почвенный раствор имеет огромное значение в генезисе почв и их плодородии. Он участвует в процессах преобразования (разрушение и синтез) минеральных и органических соединений; в составе его по профилю почв перемещаются разнообразные продукты почвообразования.

Элювиально-иллювиальная дифференциация почвенных горизонтов, состав грунтовых вод, вод родников и рек во многом обязаны почвенным растворам тех территорий, где они формируются.

Мягкие воды северных территорий нашей страны резко контрастны жестким водам южных регионов.

На рубеже II и III тысячелетий н.э. в мышлении человека и его практической деятельности происходит смена парадигмы — экономические приоритеты заменяются экологическими. То же происходит и в науке о почве.

Господствовавшее все XX столетие сельскохозяйственное направление в почвоведении все больше заменяется экологическим.

Если сельскохозяйственное (экономическое) направление требует от почвоведения достижений, ведущих к росту сельскохозяйственной продукции, то экологическое направление ориентировано на сохранение способности почвы выполнять свои экологические функции, без чего невозможно стабильное существование биосферы и человека. Именно от того, сможет ли человечество в ближайшее время добиться разумного сочетания экономических и экологических интересов, зависит его будущее. Такое же разумное сочетание приоритетов необходимо выработать почвоведам относительно использования почвы.

Почва является неотъемлемой частью любого наземного биогеоценоза и биосферы в целом. При этом она выполняет ряд экологических функций, в том числе глобальных биосферных, обеспечивающих стабильность биосферы и саму возможность существования жизни на Земле.

Кроме того, по отношению непосредственно к человеку почва осуществляет еще одну функцию — сельскохозяйственную. Она является главным средством сельскохозяйственного производства.

В основе и экологических, и сельскохозяйственных функций почвы лежит ее важнейшее свойство — плодородие.

По Г. В. Добровольскому и Е. Д. Никитину [21], экологические функции почвы можно разделить на две большие группы: экосистемные (би- огеоценотические) функции почвы и глобальные (биосферные) функции почвенного покрова.

Page 3

Почва, будучи составной частью любого наземного биогеоценоза, выполняет ряд биогеоценотических функций (рис. 1.4).

Рассмотрим основные экосистемные функции почвы, а также влияние на них различного рода деградационных процессов.

1. Функции почвы, обусловленные физическими свойствами: жизненное пространство; жилище и убежище; механическая опора; депо семян и других зачатков.

Рис. 1.4.Экосистемные (биогеоценотические) функции почвы [21]

В рассматриваемом аспекте наиболее важными являются такие физические свойства почвы, как структура, плотность, влагоемкость, водопроницаемость, температура, теплопроводность и пр. При деградации почвы физические свойства почв в большинстве случаев изменяются в последнюю очередь.

Многочисленные данные свидетельствуют, что при различного рода деградационных процессах ухудшается структура почвы, увеличивается плотность, уменьшается общая порозность, снижается водопроницаемость, ухудшается водно-воздушный режим почв.

В результате девегетации усиливаются процессы эрозии и дефляции почвы.

В последнем случае наблюдается разрушение почвы, которое делает невозможным выполнение ею не только группы функций, связанной с физическими свойствами, но и любых других функций.

2. Функции почвы, связанные преимущественно с ее химическими, физико-химическими и биохимическими свойствами: источник элементов питания; депо влаги, элементов питания и энергии; сорбция веществ, поступающих из атмосферы и с грунтовыми водами; сорбция микроорганизмов; стимулятор и ингибитор биохимических и других процессов.

Выполнение перечисленных функций зависит от таких свойств почвы, как содержание и запасы гумуса и элементов минерального питания, влагоемкость, щелочно-кислотные и окислительно-восстановительные условия, активность ферментов и т. д. Изменение указанных свойств происходит уже при менее значительном антропогенном воздействии на почву.

Большинство деградационных процессов ведет к снижению содержания и запасов гумуса в почве. Возможны и изменения его качественного состава. Как правило, тормозятся процессы азотфиксации, аммонификации, нитрификации и минерализации.

Это приводит к снижению содержания в почве доступных растениям форм азота, фосфора и других элементов их питания. Происходит ухудшение питательного режима почвы. Очень часто изменяется реакция среды (pH).

В одних случаях увеличивается кислотность почвы, например при вторичном подкислении, в других — происходит подщелачивание, к примеру при осолонцевании.

Изменение окислительно-восстановительного потенциала почвы в основном зависит от степени изменения щелочно-кислотных условий. Деградация почв практически всегда ведет к снижению ее ферментативной активности.

3. Информационная группа функций почвы: сигнал для ряда сезонных и других биологических процессов; регуляция численности, состава и структуры биоценозов; пусковой механизм некоторых сукцессий; «память» биогеоценоза.

По сравнению с вещественной и энергетической сторонами природных процессов и явлений информационный аспект исследуется относительно недавно. Отчасти именно поэтому сведения о влияния антропогенных воздействий на данную группу экологических функций почвы практически отсутствуют. Однако именно эти характеристики оказываются особенно чувствительными и первыми подвергаются изменению.

Наиболее хорошо изучены здесь вопросы изменения численности, состава и структуры биоценозов. По имеющимся данным, любое антропогенное воздействие может оказать значительное влияние на общую численность, видовой состав и активность почвенной микробиоты. В зависимости от характера воздействия численность почвенных микроорганизмов может снижаться, не изменяться и даже увеличиваться.

Более однозначными являются изменения состава и структуры комплекса почвенных микроорганизмов. В большинстве случаев наблюдается снижение видового разнообразия. Учитывая глобальный характер деградации почв, сужение видового разнообразия атропогенноизме- ненных экосистем представляет собой очень опасную тенденцию, тем более что проявляется она уже при незначительной степени воздействия.

4. Целостные биогеоценотические функции почвы: аккумуляция и трансформация веществ и энергии, находящихся в биогеоценозе или поступающих в него; санитарная функция; буферный и защитный био- геоценотический экран; условия существования и эволюции организмов.

Выполнение почвой этой группы функций зависит от всех ее свойств. На примере данной группы наиболее отчетливо прослеживаются обратные связи между влиянием антропогенного фактора и способностью почвы выполнять свои экологические функции.

С одной стороны, именно указанные функции призваны предотвращать негативные последствия, например загрязнение почв, с другой стороны, когда свойства почвы, определяющие эти функции, не выдерживают антропогенного пресса и происходит срыв в их работе, тогда и возникают нарушения в функционировании почвы и всей экосистемы. Именно как устойчивость данных функций должна пониматься устойчивость почвы к деградационным процессам. Ухудшение целостных функций почвы, как правило, происходит одновременно с ухудшением группы химических, физико-химических и биохимических функций почвы.

Об антропогенном влиянии на группу целостных биогеоценотичес- ких свойств почвы можно судить по показателям фитотоксичности почвы, урожайности и качеству урожая. Деградирующим почвам свойственно усиление фитотоксических свойств, снижение урожайности и качества сельскохозяйственной продукции.

Page 4

Почвенный покров, являясь неотъемлемым компонентом биосферы, выполняет ряд биосферных функций (табл. 1.32).

1. Среда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши.

Деградировавшая по различного рода причинам почва малопригодна или вовсе непригодна для обитания большинства живых организмов. Даже если почва не становится безжизненной, то формирующиеся на ней биоценозы отличаются малым объемом биомассы, низкой скоростью биологических процессов, узким видовым составом (биоразнообразием), слабой устойчивостью и т. д.

2. Сопряжение большого геологического и малого биологического круговоротов веществ на земной поверхности.

Следствием снижения интенсивности биологических процессов является ослабление биологического круговорота веществ и усиление геологического. Это выражается в развитии эрозии почв, усилении процессов денудации суши, приводит к удалению с поверхности суши био- фильных элементов.

3. Регулирование химического состава атмосферы и гидросферы.

В деградирующей почве происходит изменение биогеохимических и геохимических процессов, что отражается на направленности трансформации и миграции веществ между почвой, атмосферой и гидросферой. Например, ослабление интенсивности почвенного дыхания снижает поглощение почвой кислорода и выделение в атмосферу углекислого газа.

4. Защитный барьер биосферы.

Почва в большей степени, чем другие компоненты биосферы, закрепляет в себе («хоронит», нейтрализует) значительную часть загрязГлобальные функции почв (педосферы) [22]

Таблица 1.32

Сферы влияния
ЛитосфераГидросфераАтмосфера Биосфера в целом
Биохимическое преобразование верхних слоев литосферыТрансформация поверхностных вод в грунтовыеПоглощение и отражение солнечной радиацииСреда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши
Источник вещества для образования минералов, пород, полезных ископаемыхРегулирование влагооборота атмосферыСвязующее звено биологического и геологического круговоротов
Передача аккумулированной солнечной энергии в глубокие части литосферыУчастие в формировании речного стокаИсточник твердого вещества и микроорганизмов, поступающих в атмосферу
Фактор биопродуктивности водоемов за счет приносимых почвенных соединенийПоглощение и удержание некоторых газов от ухода в космическое пространствоЗащитный барьер и условие нормального функционирования биосферы
Защита литосферы от чрезмерной эрозии и условие ее нормального развитияСорбционный защищающий от загрязнения барьер акваторийРегулирование газового режима атмосферыФактор биологической эволюции

няющих биосферу веществ, тем самым предотвращая их поступление в живое вещество. При загрязнении буферные (защитные) свойства почвы снижаются.

5. Обеспечение существования жизни на Земле.

Венцом всех охарактеризованных экологических функций почвы выступает ее плодородие, обеспечивающее возможность существования жизни на континентах в современной форме, а также жизнь и хозяйственную деятельность человека.

Негативное антропогенное воздействие снижает почвенное плодородие, продуктивность и устойчивость экосистем, количество и качество сельскохозяйственной продукции, ухудшает здоровье и качество жизни населения, сокращает продолжительность жизни.

Нарушение общебиосферных функций, выполняемых почвой, в результате целого комплекса причин в настоящее время принимает планетарный характер. Этот процесс вносит свою отрицательную лепту в развитие глобального экологического кризиса и создает угрозу стабильному существованию биосферы.

Page 5

Почва является незаменимым, исчерпаемым, относительно возобновимым природным ресурсом. По принципу заменимости она относится к незаменимым природным ресурсам, поскольку ни сегодня, ни в обозримом будущем нет другого природного ресурса, который мог бы заменить почву в полной мере в качестве средства сельскохозяйственного производства.

По принципу исчерпаемости и возобновимости почва относится к исчерпаемым, относительно возобновимым природным ресурсам. Исчерпаема она потому, что ее количество ограничено и абсолютно, и относительно наших потребностей и сроков существования.

Возобновимой она оказывается потому, что по мере использования почвенные ресурсы постоянно восстанавливаются, относительно возобновимой — так как период восстановления достаточно велик.

Для сохранения способности к восстановлению возобновимых природных ресурсов, в том числе почвы, необходимы определенные условия, нарушение которых замедляет или вовсе прекращает процесс восстановления.

Темпы расходования возобновимых природных ресурсов должны соответствовать темпам их восстановления.

Охрана возобновимых природных ресурсов должна осуществляться путем рационального их использования и расширенного воспроизводства.

Однако правила рационального использования почвенных ресурсов соблюдаются далеко не всегда, и в итоге почва теряет свое плодородие.

Следствием снижения почвенного плодородия в результате различных деградационных процессов является падение продуктивности как естественных, так и агрокультурных ландшафтов. Это сокращает продовольственные ресурсы биосферы и усиливает дефицит продовольствия.

Page 6

< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая >

Посмотреть оригинал

  • 1. Чем отличаются «легкие» почвы от «тяжелых»?
  • 2. Какая структура может быть у подзолистых горизонтов?
  • 3. Перечислите составные части почв, имеющие белый цвет.
  • 4. Какова средняя мощность гумусовых горизонтов в черноземах?
  • 5. В чем различие первичных и вторичных минералов почв?
  • 6. Какие параметры физических свойств почв являются оптимальными для сельскохозяйственных культур?
  • 7. Каков состав гумуса в черноземах обыкновенных?
  • 8. Почему почва является самым богатым субстратом для организмов?
  • 9. Что такое биологическая активность почв?
  • 10. Перечислите биосферные функции почвенного покрова.
  • 11. Заполните таблицы.

Разделы почвоведения и предмет их изучения

Раздел почвоведенияПредмет изучения
Морфология почв
Физика почв

Окончание таблицы

Раздел почвоведенияПредмет изучения
Химия почв
Минералогия почв
Биология почв
Систематика почв
География почв
Экология почв
Бонитировка почв
Мелиорация почв
Охрана почв

Агроэкологическое значение основных почвенных характеристик

ПоказательАгроэкологическоезначениеОптимальныепараметрыПутиоптимизации
Гранулометрический состав
Минералогический состав
Органическое вещество
Химический состав
Поглотительная способность
Щелочно-кислотные условия
Структура
Физические свойства
Водные свойства
Воздушные свойства
Тепловые свойства
Почвенный раствор
Окислительно-восстановительныеусловия

Источник: https://studme.org/294281/ekologiya/sostav_svoystva_ekologicheskaya_znachimost_pochvennyh_rastvorov

Элементный и фазовый состав почв

элементный состав почв и его экологическое значение

Почва состоит из твердой, жидкой (почвенный раствор; и газовой (почвенный воздух) фаз.

Почвенный воздух отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа (в среднем около 1%, иногда до 2—3% и более) и меньшим — кислорода. Состав почвенного воздуха зависит от интенсивности газообмена между почвой и атмосферой.

Образование углекислого газа в почве происходит в результате разложения органического вещества микроорганизмами и дыхания корней. Образующийся углекислый газ частично выделяется из почвы в атмосферу, улучшая воздушное питание растений, а частично растворяется в почвенной влаге, образуя угольную кислоту (H2O + СО2 = Н2СО3).

Последняя вызывает подкисление раствора, в результате чего усиливается растворение и перевод в усвояемую для растений форму содержащихся в почве нерастворимых минеральных соединений Р, К, Са, Mg и др.

При избыточном увлажнении почвы и плохой аэрации содержание углекислоты в почвенном воздухе повышается, а количество кислорода снижается до 8—12% и менее, что отрицательно сказывается на развитии растений и микроорганизмов.

Почвенный раствор — наиболее подвижная и активная часть почвы. Он является непосредственным источником воды и питательных веществ для растений. Состав и концентрация его изменяются в результате разнообразных биологических, химических и физико-химических процессов.

Между жидкой, газообразной и твердой фазами почвы постоянно устанавливается подвижное (динамическое) равновесие.

Поступление солей в почвенный раствор зависит от хода процессов выветривания и разрушения минералов, разложения органического вещества в почве, внесения органических и минеральных удобрений.

Концентрация почвенного раствора незасоленных почв невелика и колеблется от десятых долей грамма до нескольких граммов веществ на литр. В засоленных почвах содержание растворенных веществ достигает десятков, а иногда и сотен граммов на литр.

Избыток водорастворимых солей в почве (более 0,2%, или 2 г на 1 кг почвы) вредно действует на растения, а при содержании их 0,3—0,5% растения погибают.

В почвенном растворе содержатся не только минеральные, но и органические вещества, органоминеральные соединения, а также растворенные газы (углекислый газ, кислород, аммиак и др.). В составе почвенного раствора могут находиться различные анионы и катионы.

Наиболее важное значение для питания растений имеет присутствие в почвенном растворе ионов К+ Са2+, Mg2+, NH4+ NO3- SO42- и H2PO4- и постоянное их пополнение.

Железо и алюминий содержатся в почвенном растворе в основном в виде устойчивых комплексов с органическими веществами, а в кислых почвах — в виде катионов и гидратов полуторных окислов в коллоидно-растворимой форме.

Огромное значение для питания и роста растений, как уже указывалось ранее, имеет реакция почвенного раствора.

От концентрации и степени диссоциации растворенных веществ зависят осмотическое давление почвенного раствора и поглощение воды корнями растений. Осмотическое давление почвенного раствора в незаселенных почвах значительно ниже, чем в клеточном соке растений. На засоленных почвах с большим осмотическим давлением поглощение воды культурными растениями затрудняется.

Концентрация солей и осмотическое давление почвенного раствора зависят от влажности почвы и являются весьма динамичными величинами.

Твердая фаза почвы состоит из минеральной и органической частей, которые являются основными источниками питательных веществ для растений.

Около половины твердой фазы приходится на кислород, одна треть — на кремний, свыше 10% — на алюминий и железо и лишь 7% составляют остальные элементы.

Азот практически полностью содержится в органической части почвы, углерод, фосфор, сера, кислород и водород — как в минеральной, так и в органической, а все другие из указанных в ице элементов — в минеральной части почвы.

Минеральная часть составляет 90—99% массы твердой фазы почв и имеет сложный минералогический и химический состав.

Она представлена кристаллическими кремнекислородными и алюмокремнекислородными (или силикатными и алюмосиликатными) минералами, аморфными и кристаллическими гидроксидами алюминия, железа и кремния, а также различными нерастворимыми минеральными солями.

Наиболее распространен в почве первичный силикатный минерал кварц (SiO2, двуокись кремния). его во всех почвах превышает 60%, а в легких песчаных достигает 90% и более. Кварц характеризуется большой механической прочностью и устойчивостью к химическому выветриванию, он не участвует в химических реакциях в почве.

Из первичных алюмосиликатных минералов в почве широко распространены калиевые и натрий-калиевые полевые шпаты, в меньшей степени — калийная и железисто-магнезиальные слюды. Постепенно разрушаясь, эти минералы служат источником калия, кальция, магния и железа для растений. Первичные минералы — кварц, шпаты и слюды — обычно присутствуют в почве в виде частиц песка и пыли.

Вторичные, или глинистые, минералы образуются при изменении полевых шпатов и слюд в процессе выветривания и почвообразования. Они находятся в почве главным образом в виде мелкодисперсных илистых и коллоидных частиц и обладают большой суммарной поверхностью и поглотительной способностью.

По строению кристаллической решетки, степени дисперсности и другим свойствам глинистые минералы объединяют в три группы: каолинитовую; монтмориллонитовую; гидрослюд.

Они состоят главным образом из кремния, алюминия, кислорода и водорода, а также содержат небольшое количество железа, кальция, магния, калия и могут быть источником этих элементов для растений.

В твердой фазе почвы всегда присутствуют в сравнительно небольшом количестве труднорастворимые соли фосфорной кислоты (фосфаты кальция, магния, железа и алюминия), а в отдельных почвах может быть значительное количество малорастворимых карбонатов кальция, магния и сульфата кальция.

https://www.youtube.com/watch?v=v7vCLjxhZHQ

В почве постоянно протекают процессы превращения труднорастворимых соединений в легкорастворимые и, следовательно, более доступные растениям. Одновременно происходят и обратные процессы. Различные механические фракции почвы имеют неодинаковый минералогический и химический состав, отличаются по содержанию элементов питания.

Более крупные частицы почвы — песчаные и пылеватые — состоят в основном из кварца, поэтому характеризуются высоким содержанием кремния, но меньшим — алюминия, железа, а также кальция, магния, калия, фосфора и других элементов.

В состав мелкодисперсной коллоидной и илистой фракции входят преимущественно первичные и вторичные алюмосиликатные минералы, поэтому в ней больше содержится алюминия и железа, а также кальция, магния, калия, натрия, фосфора и других элементов питания. В связи с этим более тяжелые глинистые и суглинистые почвы богаче элементами питания, чем песчаные и супесчаные.

Мелкодисперсные минеральные частицы почвы (глинистые минералы) вместе с органическим веществом обусловливают ее поглотительную способность, которая играет важную роль при взаимодействии удобрений с почвой.

Следовательно, механический состав почвы в значительной степени определяет многие важные ее свойства — содержание элементов питания (Са, Mg, К, Р, Fe, микроэлементов), поглотительную способность, а также физические свойства (влагоемкость, водопроницаемость, воздушный и тепловой режим).

Предыдущая12345678910111213141516Следующая

Дата добавления: 2014-12-02; просмотров: 1799; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/1-19983.html

Scicenter1
Добавить комментарий