ПОЧВА, ЕЕ СОСТАВ И СТРОЕНИЕ
Написать опорный конспект по следующему плану:
Что такое почва.
Химические свойства почвы.
Почва как гетерогенная система
Почва — поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную гетерогенную открытую четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная фазы и живые организмы) структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов. Почва, состоит из почвенных горизонтов, составляющих почвенный покров:
A – гумус; B – минеральная почва; C – неизменная почвенная порода.
Рисунок 26 – Почвенные горизонты
Химические свойства почв. Каждая почва состоит из органических, минеральных и органоминеральных комплексных соединений. Основным источником минеральных соединений в почвах являются почвообразующие породы. Минеральное вещество составляет 80-90% всего веса почвы.
Органические соединения почвы формируются в результате жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. В процессе почвообразования происходит накопление органического вещества на поверхности почвы и в ее верхних горизонтах. Разное соотношение процессов поступления растительных и животных остатков в почву и процессов их преобразования, а также разная напряженность этих процессов приводят к тому, что характер горизонтов накопления органического вещества отличается большим разнообразием.
Следующей важной характеристикой химических свойств почв является степень их кислотности. Она определяется в суспензиях, полученных при взбалтывании почв с водой (актуальная кислотность) или раствором КCl (обменная кислотность), и выражается в единицах pH. По величине степени кислотности различают кислые, нейтральные и щелочные почвы. В зависимости от степени кислотности определяют нуждаемость почв в известковании или гипсовании и нормы внесения извести и гипса.
Одной из важнейших сторон почвообразования является образование почвенных коллоидов и формирование почвенного поглощающего комплекса, способного удерживать катионы кальция, магния, натрия, калия, аммония, алюминия, железа и водорода в обменном и необменном состоянии.
Общее количество поглощенных оснований Са**, Mg**, Na*, К*, NH4 называют суммой поглощенных оснований. Эту величину выражают в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы (мг-экв на 100 г почвы). Суммарное количество всех обменных катионов называют емкостью поглощения или емкостью обмена и также выражают в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы. Такие же характеристики имеет поглощение почвами анионов — Сl'1, NO'3, SO'4, РО'4, OH'.
Наличие в составе поглощенных катионов водорода и алюминия обусловливает гидролитическую кислотность почв, величина которой также выражается в мг-экв на 100 г почвы. Отношение суммы поглощенных оснований к величине суммы поглощенных оснований плюс гидролитическая кислотность, выраженное в процентах, называют степенью насыщенности почв основаниями или насыщенностью. По величине степени насыщенности почв основаниями решают вопрос о нуждаемости почв в известковании, необходимых количествах извести и о формах внесения минеральных удобрений.
Основные компоненты минеральной части почв — SiO2 — окись кремния (кремнекислота, кремнезем) и R2O3 — полуторные окислы. По изменению их содержания в профилях почв, сформированных на однородных, неслоистых породах, можно судить о наличии или отсутствии дифференциации почвенного профиля. Это прослеживается как по изменению абсолютного содержания окислов в разных горизонтах почвы (%SiO2, %R2O3), так и по изменению молекулярных отношений SiO2: R2O3.
По количеству подвижных (доступных для питания растений) соединений азота, фосфора, калия оценивают естественное плодородие почв. Содержание этих соединений выражают в миллиграммах на 100 г сухой почвы. На основании данных о содержании подвижных соединений азота, фосфора, калия определяются нормы внесения минеральных удобрений — аммиачного азота, калийных и фосфорных удобрений.
В южных и юго-восточных районах нашей страны в почвах часто накапливаются водно-растворимые соли минеральных кислот, таких, как угольная (Na2CO3, CaCO3, MgCO3, NaHCO3), соляная (NaCl, СаСl2, MgCl2), серная (Na2SO4, CaSO4, MgSО4) и др.
По степени растворимости в воде простые соли делятся на мало-, средне- и легкорастворимые. Малорастворимые соли в почвах — MgCO3 и СаСO3 — карбонаты кальция и магния, среднерастворимая соль — CaSO4 2Н2O — гипс, остальные соли относятся к легкорастворимым. Легкорастворимые соли в концентрациях более 0,25% токсичны для растений.
Обычно в профиле незасоленных почв соли распределяются в соответствии с их растворимостью. Легкорастворимые соли выносятся за пределы почвенного профиля, среднерастворимая соль — гипс появляется на значительной глубине (150-200 см), и несколько выше по профилю залегают малорастворимые соли — карбонаты.
Содержание в почвах карбонатов также является диагностическим признаком. В поле глубину залегания невидимых на глаз выделений карбонатов определяют элементарной химической реакцией. На небольшой образец почвы наносят несколько капель разбавленной минеральной кислоты. Обычно применяют 5- 10%-ную соляную кислоту. В случае присутствия карбонатов в почве протекает реакция между ними и кислотой с выделением пузырьков углекислоты, происходит так называемое вскипание почвы. При невысоком содержании карбонатов отмечается лишь слабое потрескивание.
Любую почву можно рассматривать как гетерогенную систему, состоящую из трех фаз: твердой (минеральный скелет, органические и биологические компоненты), жидкой (почвенный раствор) и газообразной (почвенный воздух).
Твердая фаза почвы содержит основной запас питательных веществ для растений. Она состоит на 90 % и более из сложных минералов и примерно на 10 % и менее из органических веществ, которые играют очень важную роль в плодородии почвы. Почти половина твердой фазы почвы приходится на связанный кислород, одна треть - на кремний, более 10 % - на алюминий и железо, и только 7 % - на остальные элементы.
Совокупность мелкораздробленных (коллоидных) частиц почвы и органических веществ составляет почвенно-поглощающий комплекс (ППК). Суммарный заряд ППК большинства почв отрицательный, и тем самым он удерживает на своей поверхности в поглощенном состоянии в основном положительно заряженные ионы - катионы.
Почвенный раствор - наиболее подвижная и активная часть почвы, в которой совершаются разнообразные химические процессы и из которой растения непосредственно усваивают питательные вещества. Элементы питания, находящиеся в почвенном растворе, наиболее доступны для растений.
Почвенный воздух служит основным источником кислорода для дыхания корней растений. Он отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа и несколько меньшим – кислорода.
Строение почв характеризуют сочетанием генетических горизонтов. Генетическими называют те горизонты, которые образовались в результате общего почвообразовательного процесса, так что формирование каждого из присутствующих в почве горизонтов тесно связано (или даже обусловлено) формированием других горизонтов. Это проще всего проиллюстрировать на примере строения некоторых почв. Если заложить почвенный разрез (выкопать яму) с вертикальной передней стенкой, то на последней станет отчетливо видна последовательность генетических горизонтов.
В результате перемещения и превращения веществ почва расчленяется на отдельные слои, или горизонты, сочетание которых составляет профиль почвы.
|
Поверхностный горизонт, подстилка или дернина, состоит большей частью из свежеопавших и частично разложившихся листьев, веток, останков животных, грибов и других органических веществ. Окрашен обычно в темный цвет - коричневый или черный. Лежащий под ним гумусовый горизонт А1, как правило, представляет собой пористую смесь частично разложившегося органического вещества (гумуса), живых организмов и некоторых неорганических частиц. Обычно он более темный и рыхлый, чем нижние горизонты. В этих двух верхних горизонтах сконцентрирована основная часть органического вещества почвы и корни растений. О почвенном плодородии многое может сказать ее цвет. Например, темно-коричневый или черный гумусовый горизонт богат органическими веществами и азотом. В серых, желтых или красных почвах органического вещества мало, и для повышения их урожайности требуются азотные удобрения.
В лесных почвах под горизонтом А1 залегает малоплодородный подзолистый горизонт А2, имеющий светлый оттенок и непрочную структуру. В черноземных, темно-каштановых, каштановых и других типах почв этот горизонт отсутствует. Еще глубже во многих типах почв расположен горизонт В -иллювиальный, или горизонт вмывания. В него вымываются и в нем накапливаются минеральные и органические вещества из вышележащих горизонтов. Чаще всего он окрашен в бурый цвет и имеет большую плотность. Еще ниже залегает материнская горная порода С, на которой формируется почва.
Все горизонты почвы представляют собой смесь органических и минеральных элементов. Свыше 50 % минерального состава почвы составляет кремнезем (SiO2), остальную часть могут составлять глинозем, оксиды железа, магния, калия, фосфора, кальция. Органические вещества, поступающие в почву с растительным опадом, включают углеводы, белки, жиры, смолы, дубильные вещества. Органические остатки в почве минерализуются с образованием более простых веществ (вода, диоксид углерода, аммиак и др.) или превращаются в перегной, или гумус.
Посредством почвы - важнейшего компонента биосферы - осуществляются эко-логические связи живых организмов с литосферой, педосферой, атмосферой.
Важнейшим свойством почвы является плодородие. Плодородие почвы - это совокупность свойств почвы, обеспечивающая высокую урожайность сельскохозяйственных растений, а также биологическую продуктивность естественных фитоценозов. Плодородие почвы зависит от оптимального содержания в ней питательных веществ (азота, фосфора, калия, микроэлементов), степени увлажненности, правильных методов агротехники, отсутствия вторичного засоления, процессов эрозии и др. Плодородие почвы определяют по наличию в ней гумуса.
Гумус - высокомолекулярные темно-окрашенные органические вещества почвы. Состоит из гуминовых кислот, образуется в результате биохимического разложения растительных и животных остатков. Содержит элементы питания растений, которые после разложения гумуса переходят в доступную для них форму. От его качества зависит плодородие почвы.
Различают плодородие естественное и искусственное, естественное определяется, в основном природными факторами, а искусственное осуществляется внесением удобрений и проведением; комплекса агротехнических мероприятий (мелиорация, севообороты, снегозадержание, водосберегающие технологии полива и др.).