27. Состав почвы. Почвенный воздух, почвенный раствор, твёрдая фаза почвы.

Состав почвы

1) Гранулометрический состав почв – это совокупность минеральных частиц разной размерности, т.е. разного диаметра (от мм до см).

Гранулометрический состав почв унаследован от почвообразующих (материнских) горных пород и в своих основных чертах мало меняется в процессе почвообразования.

Механические элементы почв могут быть минеральными, органическими или органоминеральными. Соответственно почвенные механические элементы могут быть первичными (унаследованными) либо вторичными (новообразованными).

2) Агрегатный состав почв – совокупность почвенных агрегатов разной размерности и формы. Синоним понятия «агрегатный состав» является понятие «почвенная структура».

3) Минералогический состав почв – совокупность различных минералов, как первичных (кварц, полевые шпаты, плагиоклаз, биотит) и вторичных или глинистых (монториллонит, нонтронит, каолинит, гидрослюда).

В зависимости от происхождения и размеров они разделены на две основные группы:

1) зерна первичных минералов, перешедших в мелкозем из разрушенных плотных изверженных, метаморфических или осадочных пород

2) тонкодисперсные частицы вторичных (глинистых минералов), к-рые представляют продукт трансформации первичных минералов или новообразованы в ходе выветривания и почвообразования.

4) Химический состав почв – совокупность химических элементов. Различают:

1) валовой состав минеральной части почв;

2) химический состав органической части (зональный состав;

3) состав почвенного раствора (или состав жидкой фазы).

Почвенный воздух

Почва — пористая система, в которой присутствует воздух (смеси газов), заполняющих свободное от воды пространство почвы. Количество и состав почвенного воздуха оказывают существенное влияние на развитие и функционирование растений и МО, на направленность почвенных процессов. Кроме того, почва является поглотителем, сорбирующим токсичные промышленные выбросы газов и очищающим атмосферу от техногенного загрязнения. Газовая фаза почв.

Источник почв. в-ха: в-х атмосферный и в-х почвенный.

Аэрация - процесс обмена почв. в-ха с атм. в-хом

Формы почвенного воздуха:

1. свободный почвенный воздух:

Свободный почвенный воздух — это смесь газов и летучих орг. соединений, свободно перемещающихся по системам почвенных пор и сообщающихся с воздухом атмосферы.

Свободный почвенный воздух обеспечивает аэрацию почв и газообмен между почвой и атмосферой.

2. Адсорбированный:

Адсорбированный почвенный воздух — газы и летучие орг. соединения, адсорбированные почвенными частицами на их поверхности. Одсорбция проявляется сильнее в почве тяжелого состава и богатых органикой.

N₂< O₂< CO₂< NH₃ – быстрее поглощаются тв. частицами.

Количество сорбированного воздуха зависит от минералогического состава почв, от содержания органического вещества, влажности.

3. Растворенный:

Растворенный воздух — газы, растворенные в почвенной воде. Растворенный воздух ограниченно участвует в аэрации почвы, так как диффузия газов в водной среде затруднена.

Состав почвенного воздуха

Атмосферный воздух представляет собой смесь газов, основную массу которой создают три — азот, кислород, аргон;

Макрогазы почвенного воздуха. К ним относятся азот, кислород, диоксид углерода.

Азот.

Особый интерес представляет динамика сопутствующих ему микрогазов — N₂O, NO₂. Кислород. Достаточное содержание кислорода обеспечивает уровень микробиологической д/ти, дыхания корней растений и почвенных животных, при этом в почве преобладают аэробные процессы окисления. Дефицит кислорода угнетает развитие корневых волосков, вызывает массовую гибель всходов растений, провоцирует развитие болезнетворных микроорганизмов, вызывающих корневую гниль.

Диоксид углерода (СО₂). (СО₂) атмосферы на 90% имеет почвенное происхождение.

Обеспечивает ассимиляционный процесс растений. Оптимальные уровни концентраций СО₂ в составе почвенного воздуха колеблются в пределах 0,3—3,0%.

растворяет многие труднорастворимые соединения — кальцит СаСО3, сидерит FeCО3. Вынос (выщелачивание) карбонатов под действием увеличивающейся концентрации С02 в почвенном воздухе и в почвенном растворе называется процессом декарбонизации,

Микрогазы. N₂О, NО₂, СО, (этилен, ацетилен, метан), водород, сероводород, аммиак, меркаптаны, терпены, фосфин, спирты, эфиры.

Происхождение их связывают с непосредственным метаболизмом МО, с реакциями разложения и новообразования орг. в-в в почве, с трансформацией в ней удобрений и гербицидов, с поступлением их в почву с продуктами техногенного загрязнения атмосферы.

Почвенный раствор

- жидкая фаза почв, включающую почвенную воду, содержащую растворенные соли органоминеральные и органические соединения, газы и тончайшие коллоидные золи.

Источник почвенных растворов - атмосферные осадки и грунтовые воды.

В зависимости от типа водного режима почвы участие грунтовых вод может быть:

1. систематическим (выпотной или застойный водный режим)

2. периодическим (периодически выпотной водный режим).

Физически прочносвязанная вода (гигроскопичcекая) - нерастворяющий объем почвенной воды, поэтому она не входит в состав почвенного раствора.

Почвенный раствор включает все формы капиллярной, рыхло- и относительно прочносвязанной воды почвы.

Методы выделения почвенных растворов:

I группа методов: выделение и изучение почвенного раствора при помощи водных вытяжек, т. е. извлечение раствора добавлением к почве воды в количестве, значительно превышающем навеску почвы (наиболее часто применяемое соотношение почва:вода 1:5). водные вытяжки используются для характеристики содержания легкорастворимых солей и определения легко доступных растениям питательных элементов.

II группа методов: выделение раствора из почвы в сравнительно неизменном виде. Для выделения почвенного раствора необходимо преодолеть силу взаимодействия твердой и жидкой фаз почвы (применении внешней силы):

1) давление, создаваемое прессом;

2) давление сжатого газа;

3) центробежная сила;

4) вытесняющая способность различных жидкостей.

III группа методов: лизиметрические методы, действующие по принципу замещения и вытеснения почвенных растворов талыми и дождевыми водами.

IV группа методов: непосредственные исследования водной фазы почв в почве естественного залегания в полевых условиях.

Определение ионов (Са²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺, NО ^-3, Cl^-), измеряя их активность в почве.

Химический состав почвенных растворов

Минеральные, органические и органоминеральные вещества могут иметь форму растворенных или коллоидно-растворимых соединений. Коллоидно-растворимые вещества представлены золями кремнекислоты и полутораоксидов железа и алюминия, органическими и органоминеральными соединениями.

К катионам относятся: Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺, К⁺, Н⁺, Al³⁺, Fe³⁺.

Среди анионов преобладают HCO^–3, CO2^–3, NO^–3, NO^–2, Cl^–, HPO₂^–4

Железо, алюминий и многие микроэлементы (Сu, Ni, Сr) содержатся в виде комплексных органоминеральных соединений, где органическая часть комплексов представлена гумусовыми и низкомолекулярными органическими кислотами, полифенолами и другими

органическими веществами.

Реакция почвенного раствора определяется активностью свободных водородных (Н+) и гидроксильных ионов (ОН-) и измеряется рН – отрицательным логарифмом активности водородных ионов.

Для характеристики степени и характера засоления почв применяется анализ водной вытяжки.

Твёрдая фаза почвы

Минеральная часть почвы.

Твердые частицы состоят из мин. и орг. в-в. Основную массу почв составляет их мин. часть. Она произошла при разрушении и выветривании горных пород и минералов. В почве обычно встречаются: бесцветный кварц, розовый или белый полевой шпат, мягкие пластинки слюды, магнетит, апатиты, окислы железа и алюминия, гипс.

Механический состав почвы.

Почва состоит из частиц различной величины. Встречаются крупные частицы - камни, остатки горных пород и минералов, размеры которых могут варьировать от 2-3 см в диаметре, до 10-12. Большую часть занимают мелкие частицы, которые не видны.

Свойства почвы, ее богатство и плодородие в значительной мере зависят от состава почвы и величины частиц.

Частицы мельче 0,01 мм также называют физической глиной, частицы мельче от 0,01 до 1 мм - физическим песком, и частицы мельче 0,0001 мм - коллоидальными частицами.

Классификация почвенных частиц по их крупности

мм

Крупнее 3 Каменистая часть почвы

От 3 до 1 Гравий

От 1 до 0,1 Песок крупный

От 0.2 до 0.25 Песок средний

От 0.25 до 0,05 Песок мелкий

От 0.05 до 0,01 Пыль крупная (или лёссовидная фракция)

От 0,01 до 0,005 Пыль средняя

От 0,005 до 0,001 Пыль мелкая

Мельче 0,001 Ил

Мельче 0,0001 Коллоиды

Камни, гравий, крупный и средний песок при анализе почв отсеивают от мелкого песка, пыли и ила при помощи решет с отверстиями различной величины. Песок, пыль, ил разделяют при помощи воды. Песчинки оседают в воде быстрее, нежели глинистые частицы.

От состава почвы, величины почвенных частиц зависит ее плодородие. Глинистые и суглинистые почвы заключают в себе много различных материалов (полевой шпат, слюда) В этих минералах содержаться различные в-ва необходимые растению: сера, медь, магний, кальций, калий, фосфор, железо. Наиболее ценные по питанию являются мельчайшие коллоидные частицы, потому что содержащиеся в них пит. в-ва легче растворяются водой. А песчаные и супесчаные почвы содержат в себе в большом количестве минерал кварц, который не может обеспечить питание растений.