Лекция: химический состав минералогической части почв (2 Ч. )

 

Химический состав минералогической части почв - это общее содержание всех макроэлементов почв. Он существенно отличается от валового содержания элементов в литосфере (табл. 1).

Таблица 1.

Среднее содержание химических элементов в литосфере и в почвах (в % по массе)

 

Элементы	Литосфера	Почва	Элементы	Литосфера	Почва
O	47,20	49,0	N	0,01	0,10
Si	27,60	33,0	Ti	0,60	0,46
Al	8,80	7,1	H	0,15	?
Fe	5,10	3,8	C	0,10	2,00
Ca	3,60	1,4	S	0,09	0,085
Na	2,6	0,6	Mn	0,09	0,085
K	2,6	1,4	P	0,08	0,08
Mg	2,10	0,60	Cu	0,01	0,002

Из таблицы следует, что литосфера в основном состоит из 8 элементов, а в почве значимы также С, Р и N, что обусловлено влиянием биогенных факторов.

Поскольку основная часть почвенной массы представлена минеральными частицами, валовой химический состав почвы в преобладающей мере определяется составом и количественным соотношением формирующих ее минералов. Поэтому в валовом химическом составе почв преобладают О и Si, в меньшей мере Al и далее по убывающей Fe, Са, Na, К, Mg. Другие элементы присутствуют в микроколичествах.

 

Химический состав гранулометрических фракций

Распределение химических элементов по отдельным гранулометрическим фракциям сильно различается (табл. 1.).

Таблица 1.

Валовой состав гранулометрических фракций песчаного подзола

на глубине (2-10 см) в % на прокаленную почву

 

Размер фракций (мм)	SiO2:Al2O3	SiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	K2O
1-0,25	58,3	96,87	1,66	0,25	0,00	0,48
0,25-0,1	19,9	92,95	4,68	0,39	0,00	1,25
0,1-0,01	11,1	87,66	7,90	1,18	0,00	1,54
0,01-0,001	4,2	74,13	17,58	1,43	0,10	3,41
< 0,001	2,2	61,33	27,42	3,46	0,52	3,56

 

Наиболее высокое содержание Si отмечается в крупных фракциях, обогащенных кварцем. В более тонких фракциях увеличивается участие полевых шпатов и других первичных минералов. В связи с этим растет содержание алюминия, железа и других элементов.

Различие в валовом химическом составе отдельных горизонтов профиля при однородной почвообразующей породе, используется для суждений о химических преобразованиях породы и дифференциации профиля в процессе почвообразования. Существенные различия в составе горизонтов характерны для почв с элювиально-иллювиальным дифференцированным профилем.

Для понимания причин формирования валового химического состава почвы и его изменений по профилю, необходимо учитывать, что содержание отдельных элементов определяется присутствием их в почве в составе разнообразных конкретных минеральных и органических соединений.

Si

Присутствует в породе и в почвах в виде кварца и в меньшей мере первичных и вторичных силикатов и алюмосиликатов. В ряде случаев может присутствовать аморфный кремнезем (опал, халцедон), генезис которых в почве связан с биогенными или гидрогенными процессами. Валовое содержание колеблется от 40-70% в глинистой почве до 90-98% в песчаных. В ферралитных почвах его содержание может быть много ниже.

Al

Содержание его обусловлено в основном присутствием полевых шпатов и глинистых минералов, а также слюд, эпидотов и других богатых алюминием минералов. Может присутствовать и свободный глинозем в виде бемита, гидраргиллита в аморфной или кристаллической форме. Валовое содержание колеблется от 1-2 до 15-20 %, а в ферраллитных почвах может превысить 40 %.

Fe

Присутствует в почвах в составе как первичных, так и вторичных минералов, таких как магнетит, гематит, глауконит, роговая обманка, пироксены, биотит, хлорит, глинистые минералы, минералы группы оксидов железа. Много в почве содержится и аморфных соединений железа. Общее содержание в почве Fe₂O₃ колеблется в очень широких пределах (в %):

0,5-1,0 в кварцево-песчаных почвах

3-5 в почвах на лессах

8-10 в почвах на элювии плотных ферромагнезиальных пород

20-50 в ферраллитных почвах и латеритах тропиков

В почве также наблюдаются часто железистые прослои – ортзанды, образующиеся на капиллярной кайме или на контакте между слоями различного гранулометрического состава.

Согласно С.В. Зонну соединения железа в почве представлены следующими формами:

1. Силикатное железо, входящее в состав кристаллической решетки силикатов.

2. Несиликатное (свободное): окристаллизованное (оксиды, гилрооксиды); аморфные соединения (гидрооксиды железа, гумусово-железистые комплексы); подвижные (обменные и водорастворимые).

Са

В бескарбонатных суглинистых почвах составляет 1-3 %. Определяется присутствием глинистых минералов тонкодисперсных фракций, а также гумусом и органическими остатками в связи с чем наблюдается тенденция к биогенному обогащению кальцием верхней органо-аккумулятивной части профиля. В ряде случаев содержание Са повышается в связи с присутствием в крупных фракциях обломков карбонатных пород и первичных кальцийсодержащих минералов (кальцита, гипса, основных плагиоклазов).

В почвах сухостепной и аридной зон повышенное валовое содержание кальция может быть определено образованием и накоплением вторичного кальцита или гипса в процессе почвообразования. Много Са может накопиться в почве гидрогенным путем.

Мg

Валовое содержание обычно близко содержанию Са и обусловлено присутствием глинистых минералов, особенно монтмориллонита, вермикулита, хлорита.

В крупных фракциях магний содержится в обломках доломитов, оливине, роговых обманках, пироксенах. В почвах аридной зоны много магния аккумулируется при засолении почвы в виде хлоридов и сульфатов.

К

Содержание К₂О составляет в почвах 2-3 %. Присутствует К чаще в глинистых минералах тонкодисперсных фракций, особенно в гидрослюдах, а также в слюдах, калиевых полевых шпатах. Наряду с кальцием калий относится к биогенным элементам, необходимым для развития растений.

Na

Валовое содержание обычно 1-3 %. Присутствует в составе первичных минералов – натрийсодержащих полевых шпатах. В илистой фракции его содержание не превышает 0,5-1 %. В засоленных почвах сухостепных и аридных зон в значительных количествах может присутствовать в виде хлоридов или входит в почвенно-поглощающий комплекс. Дефицита натрия в почве не наблюдается. Присутствие натрия в повышенных количествах в составе подвижных соединений обуславливает наличие у почв неблагоприятных физических и химических свойств. Почвы теряют структуру, становятся водонепроницаемыми.

С, N, Р принадлежат к числу важнейших органогенов. Присутствие их в почве обязано воздействию живого вещества и процессам почвообразования.

С

В почве содержится главным образом в составе гумуса и органических остатков. Много С может находиться в составе карбонатов. Содержание С в почве колеблется от долей % до 3-5 и 10%.

N

Целиком связан в почве с гумусом, составляет 1/10-1/20 часть от содержания С. Содержание его в почве 0,3-0,4, часто 0,1 и меньше. Азот играет чрезвычайно важную роль в плодородии почвы, т.к. жизненно необходим растениям. Для растений он доступен только в форме нитратного и аммонийного ионов. Большинство культурных почв нуждается в систематическом внесении азота.

Р

Присутствует в почвах в очень незначительных количествах. Валовое содержание составляет 0,1-0,2 %. Р жизненно важен для растений. Но в большинстве почв, особенно песчаных, находится в резком дефиците. В связи с этим необходимо внесение Р в почву. В почве Р присутствует в составе гумуса, органических остатков, в минералах в составе апатита, вивианита.