Почвенные растворы, их состав, свойства и значение.

Почвенный раствор, жидкая фаза почвы, вода с растворёнными газами, минеральными и органическими веществами, попавшими в неё при прохождении через атмосферу и просачивании через почвенные горизонты. В зависимости от влажности почвы находится в плёночной, капиллярной и гравитационной формах. П. р. динамичен, участвует в почвообразовательном процессе, физико-химических, биохимических реакциях, круговороте веществ в почве и питании растений. Состав его определяется процессами почвообразования, растительностью, общими особенностями климата, а также временем года, погодой, деятельностью человека (внесение удобрений и др.). В почвенной влаге растворены: газы - кислород, углекислый газ, азот, аммиак; минеральные вещества - соли кальция, магния, натрия, калия и др., соединения алюминия, железа, марганца, кремнезём (в форме иона SiO^4-₄ и в коллоидной форме); органические вещества - органические кислоты жирного ряда и их соли, гумусовые кислоты, сахара, аминокислоты и др. В незаселенных почвах концентрация веществ в П. р. невелика (обычно не превышает 0,1%), в солончаках и солонцах (см. Засоленные почвы) - резко увеличена (до целых и даже десятков процентов). Высокое содержание веществ в П. р. вредно для растений, т.к. затрудняет поступление в них воды и питательных веществ, вызывая физиологическую сухость. Реакция П. р. в почвах разных типов неодинакова: кислую реакцию имеют подзолистые, серые лесные, торфяные почвы, краснозёмы, желтозёмы; щелочную - содовые солонцы; нейтральную или слабощелочную - обыкновенные чернозёмы, луговые и коричневые почвы. Слишком кислый и слишком щелочной П. р. отрицательно влияет на рост и развитие растений. См. также Буферность почвы, Реакция почвы.

Состав почвенных растворов изменчив во времени и пространстве. В засушливых районах минерализация почвенных растворов выше и наоборот.

Почвенные растворы характеризуются множеством свойств:

Уравновешенность

Буферность.

Осмотические давление.

Кислотность.

1. Уравновешенность – это способность почв раствора поддерживать определенную свойственную ему концентрацию или минерализацию. При ↓ содержания элемента его место занимает другой.

2. Буферность – способность почвенного раствора поддерживать определенную величину кислотности соответствующую ему.

3. Осмотическое давление – это давление, которое обусловлено каким-то веществом, находящимся в почвенном покрове. Оно может быть в почвенном растворе и в растительных клетках.

4. Кислотность – свойство почвы, обусловленное наличием водородных ионов в почвенном растворе и обменных ионов водорода и алюминия в почвенном поглощающем комплексе.

Плодородие почв и меры его регулирования.

Плодородие – способность почв удовлетворять потребности растений в питательных элементах и воде (Вильямс).

На плодородие влияет:

1. Гумус. При длительном с/х использовании содержание гумуса ↓ т.к. с урожаем с полей отчуждается биомасса.

Гумус влияет на:

- Наличие азота и других питательных элементов. 60% азота входит в состав гумуса.

- Кислотность.

- Емкость поглощения (максимально – черноземы 50-60 мг/ экв.). Так как ёмкость поглощения связана с коллоидными частицами. А ядро коллоидных частиц образовано ионами.

- структура почв.

2.Емкость поглощения – она связана с коллоидными частицами. Оно влияет на наличие питательных элементов.

1) Минеральные коллоиды.

2) Органические коллоиды.

3) Органоминеральные коллоиды.

Чем выше емкость поглощения, тем лучше для земледелия.

На неё можно влиять → увеличить содержание гумуса. Можно добавить пылеватой глины → увеличить число коллоидов.

Кислотность почв.

(ППК) ^{H+ K+} + CaCO₃↔(ППК) ^Ca+ ₊ H₂CO₃ → CO₂ ↑

H₂O

H₂O↔ H⁺ + OH^-

PH= 6

При известковании → углекислота, которая распадается на H⁺ и OH^-

PH = 4

4. Оптимальный вводно-воздушный режим. Оптимальное сочетании H₂O и O₂

в тех регионах, где коэффициент увлажнения близок к 1. Осушительные работы производятся при избытке воды и при недостатке орошения.

5. Структура почв. Способность почв образовывать отдельные комки, глыбы.

Структура состоит из 3х фракций: Песчаная, пылеватая и илистая фракции – структурные отдельности или агрегаты. Структура (комковатость) препятствует эрозии и ветровой дефляции и плотностной (водной) эрозии. Почвенная структура способствует накоплению или удержанию влаги в почвах. Если почва комковата, вода легко просачивается, и трудно испаряется. В бесструктурной почве вода глубоко не просачивается и легко испаряется. Высокая капиллярность.

6. Использование гумуса, травопольных культур (клевер).Отсутствие токсичных соединений в почвах.

NaHCO₃

Na₂CO₃

Fe(II) (закисное железо).

Таксономия почв.

Таксономия (от греч. taxis — расположение, строй, порядок и nomos — закон), теория классификации и систематизации сложноорганизованных областей действительности, имеющих обычно иерархическое строение. Термин (предложен в 1813 швейцарским ботаником О. Декандолем), длительное время употреблялся как синоним систематики.

Глазовская: “Таксоны объединяются в 37 семейств. Эти семейства объединяются в генерации – их 27, а они в ассоциации – их 11”.

Фридланд объединяет все типы в порядки – их 53, порядки в отделы – их 28, а отделы в стволы – их 4. Систематика – раздел таксонометрии.

Тип → подтип → роды → вид → разновидность → разряд (Таксоны в порядке понижения).

Пример: Подзолы.

1) Тип - Подзолы. Наличие горизонтов Aov, А2 → В, С – почвы аллювиального типа. Происходит разрушение илистой фракции в А2.

2) Подтип – типичные (Ао, А2, Bf,al, С), торфянистые (Aov, Ат, А2, В, С), контактово-глеевые (Aov, Ат, А2, ВСq, Сq).

3) Роды – в основе подразделения подтипов на роды – минералогический состав почвообразовательных пород.

Типичные подзолы:

а) Род обыкновенные (на песках кремнезёмистых) – Aov, A2, B, C.

б) Род оруденелые (на полимиктовых песках – с примесью Fe) - Aov, A2, Bf,al, C. Bf,al – очень крепкий, толщиной до 40 см. Он является водоупорным → будет заболачивание.

4) Виды – в основе положена мощность горизонтов А2, Мощность А2 – от 2 до 70 см.

а) Поверхностные – менее 10 см.

б) Маломощные.

в) Среднемощные.

г) Злостные > 70 см.

5) Разновидности – в основе подразделения на разновидности положен механический состав. Песчаный/супесчаный. Механический состав даётся по верхнему горизонту.

6) Разряд – даётся по генезису материнской породы. Озёрные, морские, эоловые, флювиальные.

Полное название.

Тип – Подзол. Род – обыкновенный. Вид – Злостный.

Разновидность – супесчаный.

Разряд – озёрный.

16. Общие и элементарные процессы почвообразования. Первичное почвообразование.

Почвообразование – на материнских породах под факторами почвообразования. Почвообразование – результат взаимоотношения биологического круговорота и геологического.

Плодородные почвы формируются в тех регионах, где коэффициент увлажнения = 1 или чуть меньше.

А.А. Роде 13 групп почвообразования.

I. Общие.

Fe₂O₃ ↔ FeO

Процессы разрушения и синтеза минералов. Разрушение ↔ синтез.

K₂ Al₂ Si₆O₁₆ разрушение первичных и синтез вторичных минералов.

Гумификация ↔ дегумификация.

Ценность гумуса заключается в наличии азота.

Растворение веществ в процессе почвообразования, и их осаждение.

Коллоидные частицы могут коагулировать (осаждаться) и при определенных условиях – пептизация.

Где большое количество натрия идет в 2 стороны, в остальных только коагуляция.

(ППК)+ ^{H+ H+} + CaCO₃↔(ППК)> ^Ca2+ ₊ H₂CO₃ → CO₂ ↑

H₂O

В коллоидных частицах может происходить обмен ионов H⁺ на ионы присутствующие в почвенном растворе.

II. Элементарные или частные процессы почвообразования. (ЭПП)

Б.Г. Розанов 1960-е годы. 7 групп ЭПП:

1. Биогенно–аккумулятивные процессы

-подстилкообразование

- торфообразование

-гумусообразование

2. Гидрогенно-аккумулятивные процессы

-засоление

-оруденение (окремнение, окарбоначивание)

3. Метаморфические ЭПП

-оглеение

- монтмориллонитизация – внутрипочвенное выветривание с образованием монтмориллонитового состава.

- сиамитизация - внутрипочвенное выветривание с образованием илистой фракции.

4. Элювиальные:

-оподзоливание - (подзолообразование). Процесс химического выветривания неорганических коллоидов, таких как полуторные окислы (Fe₂O₃, Al₂O₃, MnО₂ и др.), из верхнего минерального горизонта за счет вертикальных капиллярных или поровых движений воды и выноса (эллювиирования) этих соединений в нижележащие горизонты. Происходит в агрессивной кислой среде. За счет этого процесса происходит отмывание более грубых песчаных частиц, не растворимых в воде и остающихся на месте. Так как основу песчаных частиц составляют, как правило, кристаллы кварца, горизонт окрашивается в светлые (серый или белый) цвета.

-лессиваж- Процесс физического выноса глин (без их химического выветривания) вертикальными токами воды из верхнего горизонта в нижний. При лессиваже также происходит осветление эллювиального горизонта, однако он остается обогащен микроэлементами, входящими в состав органических или неорганических коллоидов, адсорбированных на поверхности более грубых частиц. Наблюдается в слабокислой или нейтральной среде.

- выщелачивание- вымывание кальция (щелчно-земельных элементов).

5. Иллювиально-аккумулятивные.

Происходят в горизонтах, которые обозначаются дополнительными индексами (Bf, Bh)

6.Педотурбация (биотурбация) – кроты и т.п. перемешивают почву, ветровальные педотурбации – ветер валит деревья, пученье – криотурбация.

7. Деструктивные ЭПП.

- Плоскостная или водная эрозия

- Дефляция или ветровая эрозия

- Стаскивание.

Первичное почвообразование.

В результате выветривания откладываются грунты – материнские породы.

Первопоселенцы на материнских породах бактерии → лишайники →мхи → древесная или кустарниковая растительность.

Бактерии. Колоссальная роль в почвообразовании – бактерии. Бактерии способны существовать в экстремальных условиях (низкие и высокие температуры, резкие влажностные колебания). N, P, K для существования бактерий. Бактерии достают питательные элементы из почвенных минералов. Способны усваивать кислород и азот из воздуха. Зольность ≈ 10 – 15%. Они обогащают субстрат на котором поселяются зольными и питательными элементами.

Лишайники с гифами. Гифы проникают в материнскую породу на несколько мм. Гифы выделяют кислоты – лишайниковые, которые способствуют интенсивному химическому выветриванию. Под покровом лишайника накапливается слой мелкозема, мощностью несколько мм → эмбриозема. Зольность ≈ 1 – 2%. Но так как биомасса лишайников меньше биомассы бактерий → здесь ещё более большая зольность.

Мхи.Оказывают влияние на почвообразование. Зольность ≈ 6 – 12%. Энергично поглощает из мелкозёма зольные элементы. Появляются чёткие горизонты → формируются почвы. Почвы на скальных породах – литосоли (формируются около 1000 лет).