Роль органического вещества почв.

Органическая часть - это то, что отличает почву от материнской горной породы. Хотя органическое вещество составляет в среднем лишь около 5% от веса почвы, с ним связаны основные свойства и режимы почв (включая характерный морфологический облик почв, кислотно-основные свойства, водно-воздушный режим и др.) и как следствие - плодородие.

Вопросы для самопроверки к теме 8

1.Что понимают под первичными и вторичными источниками органического вещества почв? Какие из них вносят больший вклад в создание ежегодного опада естественных биогеоценозов?

2.Чем отличается поступление растительного опада в почву в степной и таежно-лесной зонах?

3.Что такое «гумус»?

4.Почему специфические и неспецифические органические вещества почвы так называются?

6.Какую роль в формировании почв играют гуминовые и фульвокислоты?

Тема 9

ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ

Вопросы: 1. Виды поглотительной способности.

2. Строение коллоидной мицеллы.

3. Виды почвенных коллоидов.

4. Емкость катионного обмена.

Поглотительная способность почв (ПСП) - это способность почвы обменно и необменно поглощать и удерживать ионы и молекулы различных веществ (различные твердые, жидкие и газообразные вещества).

К.К. Гедройц выяснил, что основная роль в процессах поглощения принадлежит тонкодисперсной части почвы, особенно коллоидам, и выделил пять видов поглотительной способности почв:

1. Механическаяпоглотительная способность - это способность почв поглощать твердые частицы, размеры которых превышают размеры почвенных пор. Почва в данном случае действует как фильтр. Отфильтровываются взвешенные частицы, растворенные вещества не задерживаются.

Сохраняется илистая, наиболее ценная часть почвы. Удобрения не выносятся. В оросительных каналах за счет заиления дна уменьшаются потери воды на фильтрацию. Вода очищается от взвесей при фильтрации через почву.

2. Физическаяпоглотительная способность - способность почвы изменять концентрацию молекул различных веществ у поверхности тонкодисперсных частиц. Обусловлена молекулярной адсорбцией. Физическая поглотительная способность может быть положительной и отрицательной.

Приположительной молекулы растворенного вещества притягиваются частицами почвы сильнее, чем молекулы воды. У поверхности почвенных частиц наблюдается повышенное содержание молекул вещества, а с расстоянием их концентрация уменьшается. Положительная физическая поглотительная способность наблюдается, например, для гумусовых кислот.

При отрицательной концентрация растворенных веществ уменьшается по мере приближения к поверхности частицы. Молекулы вещества как бы отталкиваются почвой. Отрицательная физическая поглотительная способность наблюдается для хлоридов и нитратов. Это обусловливает их высокую подвижность в почве.

3.Химическая- обусловлена образованием (в результате происходящих в почве химических реакций) труднорастворимых соединений, выпадающих из раствора в осадок.

Химически могут поглощаться анионы:SO4-2, CO3-2, H2PO4-, PO4-3, и катионы: Ca+2, Mg+2, Fe+3, Al+3. Одновалентные катионы (К+, Na+), а также анионы Cl-и NO-3ни с одним ионом в почве нерастворимые соединения не образуют и химически не поглощаются.

При внесении в почву, содержащую Ca(HCO3)2, растворимых фосфорных удобрений происходит следующая реакция:

2Ca(HCO3) 2+ Ca(H2PO4)2 = Ca3(PO4) 2+ 4CO2+ 4H2O

Образующаяся при этом соль плохо растворяется в воде. Следовательно, фосфор становится труднодоступен для растений, что нежелательно.

4. Биологическая - поглощение различных веществ растениями и микроорганизмами. Отличительная черта - избирательность. Могут поглощать и удерживать легкорастворимые вещества, тем самым предотвращая их потерю. Например, нитраты.

5.Физико-химическая (второе название – обменная) - способность почвы поглощать и обменивать ионы, находящиеся на поверхности коллоидных частиц, на эквивалентное количество ионов раствора, взаимодействующего с твердой фазой почвы. В свою очередь делится на катионную(поглощение почвой катионов) и анионную (поглощение почвой анионов).

Физико-химическая поглотительная способность обусловлена наличием в составе почвы так называемого почвенного поглощающего комплекса Почвенный поглощающий комплекс (ППК) - совокупность частиц высокой степени дисперсности, нерастворимых в воде и способных поглощать и обменивать поглощенные ионы. К ним относятся коллоидные частицы (0.2-0.001 мкм) и предколлоидная фракция (0.2-1 мкм).

В воде такие частицы дают коллоидные растворы или системы.

Строение коллоидной мицеллы. Коллоидная мицелла состоит из ядра, слоя потенциалопределяющих ионов и слоя компенсирующих ионов (который в свою очередь делится на два – неподвижный и диффузный).

Заряд потенциалопределяющего слоя создается за счет нарушений кристаллической решетки и изоморфных замещений, а также за счет диссоциации молекул.

Различают следующие виды почвенных коллоидов:

а) ацидоиды- несут отрицательный заряд в потенциалопределяющем слое,

б) базоиды- положительный,

в) амфолитоиды - могут менять заряд в зависимости от реакции окружающей среды.

Рис.7.Строение коллоидной мицеллы ацидоида и базоида.

В почвах лесной и лесостепной зоны преобладают ацидоиды и амфолитоиды, несущие отрицательный заряд, поэтому в этих почвах преобладает катионная обменная поглотительная способность.

Коллоиды бывают органические, минеральные и органоминеральные.

Емкость катионного обмена (ЕКО) - максимальное количество катионов, удерживаемое почвой в обменном состоянии. Зависит от типа почвы, содержания почвенных коллоидов (органического вещества и гранулометрического состава), минералогического состава и обычно варьирует от 5 до 50 мг-экв/100 г почвы. Минимальная наблюдается в песчаных подзолах, максимальная в тяжелых по гранулометрическому составу черноземах.

Состав поглощенных катионов в различных почвах неодинаков. Наиболее распространены катионы Са+2и Mg+2, которые есть во всех почвах. В кислых почвах в больших количествах присутствуют Н+и Al +3, а в засоленных Na+. Кроме того, в ППК всех почв присутствуют также практически все ионы, необходимые для питания растений. Сумма всех катионов, кроме Н+и Al+3, называется суммой обменных оснований. В зависимости от наличия в составе ППК ионов водорода и алюминия различают почвы насыщенные основаниями (Н+и Al+3отсутствуют) и ненасыщенные основаниями. Наилучшие условия для питания растений создаются при преобладании в составе ППК Са+2и катионов, необходимых для питания растений.

Вопросы для самопроверки к теме 9

1.Почему в почвах лесостепной зоны преобладает катионная поглотительная способность, а обменное поглощение анионов незначительно?

2.Можно ли при помощи механической поглотительной способности почв очистить воду от растворенных в ней веществ?

3.При помощи какого вида (или каких видов) поглотительной способности можно удержать в почве нитраты?

4.Почему хлориды имеют такую высокую подвижность в почве?

Тема 10

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ

Вопросы:

1.Общее содержание различных элементов в почве.

Макро- и микроэлементы.

2.Питательные вещества. Органогены и зольные элементы.

Валовые и доступные формы.

3.Почвенный раствор.

4.Радиоактивность почв.

Общее содержание различных элементов в почве

В составе почв обнаружены почти все известные химические элементы в виде различных соединений.

Почвы формируются из почвообразующих пород, имеют близкий к ним средний химический состав. Однако есть и заметные отличия. В почвах значительно больше C и N, что связано с накоплением органического вещества, а также О и Н, входящих в состав воды. Среднее содержание Al, Fe, Ca, Mg, K и Na в почвах несколько меньше, чем в рыхлых породах, что связано с миграцией этих элементов в процессе почвообразования, Si - выше из-за относительного накопления.

По профилю почв содержание отдельных элементов может резко изменяться.

Цифры, показывающие среднее содержание отдельных элементов в литосфере и почвах по предложению академика А.Е. Ферсмана стали называть кларками (в честь американского геохимика Ф.У. Кларка, впервые вычислившего в 1889 г. средний химический состав земной коры).

По среднему содержанию в почвах все химические элементы делятся на 2 группы:

1)макроэлементы (содержатся в почве в больших количествах (макро- количествах, т.е. >0.01%): кислород (55%), кремний (20%), алюминий (7%), углерод (5%), H (5%), Fe (2%), Ca (2%), Na (1%), K (1%), Mg (0.6%), N (0.1%), P (0.08%), Mn (0.05%), S (0.05%).

2)микроэлементы (содержание которых не превышает 0.01%): Cu (0.002%), Zn (3 10-5%), I (3 10-3%), Ni (3 10-3%), Co (3 10-4%), B (0.001%), Mo (0.0003%)