Количество, состав и характер поступления в почву источников гумуса — КиберПедия 

Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...

Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...

Количество, состав и характер поступления в почву источников гумуса

2017-11-22 534
Количество, состав и характер поступления в почву источников гумуса 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Количество ежегодного опада в различных природных зонах колеблется от нескольких центнеров/га в тундрах и пустынях до 10-15т/га в луговых степях лесостепной зоны и до 25 и более т/га сухого вещества во влажных тропических лесах. В агроценозах количество послеуборочных остатков составляет 1-2 т/га под пропашными культурами, 2-3 т/га – под зерновыми, 5-8 т/га под многолетними травами. Чем больше поступает источников гумуса, тем больше образуется гумуса в почвах, при прочих равных условиях.

Ведущими показателями состава источников гумуса, с точки зрения влияния на гумусообразование, является содержание в них оснований, азота (отношение С:N) и легкоразлагаемых веществ. Накоплению гумуса способствуют повышенное содержание оснований и азота и легкоразлагаемых веществ (белков и других азотсодержащих компонентов). Повышенное содержание лигнина и целлюлозы снижает интенсивность гумификации.

Поступление источников гумуса непосредственно в почву, в отличие от поверхностного, улучшает условия взаимодействия продуктов гумификации с твердой фазой почв и снижает интенсивность их минерализации.

Гидротермические условия определяют интенсивность и направленность биологических и биохимических процессов и скорость химических взаимодействий. Гумификацию сдерживают избыток влаги и ее недостаток. Избыточная влажность обуславливает консервацию органических веществ на различных стадиях разложения в виде перегнойных или торфяных горизонтов. Оптимальными являются контрастные условия, когда влажные периоды чередуются с сухими. Во влажные периоды усиливаются процессы разложения и гумификации, а в сухие – происходит закрепление продуктов гумификации твердой фазой почвы. Понижение температуры ограничивает интенсивность гумификации, повышение – усиливает минерализацию. Оптимальными являются умеренные температуры.

Окислительно-восстановительные условия. В условиях хорошей аэрации (окислительных) разложение органических остатков ускоряется, однако, в засушливых условиях активизируется и минерализация. В анаэробных (восстановительных) условиях эти процессы замедляются. Умеренная пульсация ОВ-режима способствует гумификации и закреплению гумуса.

Биологическая активность. Северные подзолистые почвы характеризуются наименьшим содержанием микроорганизмов с низкой жизнедеятельностью. К югу численность микроорганизмов увеличивается, их видовой состав становится более разнообразным, жизнедеятельность резко возрастает. Сопоставление запасов гумуса в различных почвах с количеством микроорганизмов в них свидетельствует о том, что как слабая, так и высокая биогенность почвы не способствуют накоплению гумуса. Наибольшая его аккумуляция характерна для почв со средней численностью микроорганизмов.

Гранулометрический и минералогический состав. В песчаных и супесчаных почвах с преобладанием первичных минералов создается хорошая аэрация, они быстро прогреваются. В этих почвах разложение органических остатков ускоряется, значительная их часть минерализуется полностью, а образовавшиеся гумусовые вещества плохо закрепляются на поверхности песчаных частиц и быстро минерализуются.

В глинистых и суглинистых почвах, в минералогическом составе которых преобладают вторичные минералы, процесс разложения органических остатков при прочих равных условиях замедляется, гумусовых веществ образуется больше, они хорошо закрепляются на поверхности высокодисперсных минеральных частиц и постепенно накапливаются в почве.

Химический состав, наряду с минералогическим, обусловливает физико-химические свойства почв. Наличие карбонатов Ca и Mg, а также повышенное содержание этих элементов в составе минералов, способствует накоплению гумуса. Ca и Mg связывают гуминовые кислоты в труднорастворимые и недоступные микроорганизмам формы.

Физико-химические свойства определяют реакцию среды и сорбционные свойства. Оптимальными для гумификации являются нейтральная и близкая к нейтральной реакция среды, обусловленная повышенной концентрацией катионов Са2+ и Mg2+. Такая реакция оптимальна для процессов конденсации и образования устойчивых органо-минеральных соединений.

Географические закономерности распределения гумусовых веществ в почвах

Степень и характер формирования и накопления гумуса в почвах зависит в основном от радиационного баланса и режима влажности. Мощность гумусового горизонта, содержание и запасы гумуса закономерно изменяются в почвах зонального ряда. Наибольшее значение перечисленных показателей характерно для черноземов типичных лесостепной зоны. Мощность гумусового горизонта в них может достигать 1.5 м, содержание гумуса до 15% (табл.3). К северу и югу от зоны распространения черноземов типичных мощность гумусового горизонта, содержание и запасы гумуса постепенно снижаются до минимальных значений. Параллельно общему содержанию гумуса изменяется относительное содержание гуминовых кислот. Больше всего их в черноземах. К северу и к югу от черноземов их содержание постепенно снижается. Изменение содержания фульвокислот менее закономерно, но в целом противоположно содержанию гуминовых кислот. Содержание нерастворимого остатка составляет 30-40% от общего содержания гумуса и слабо варьирует по типам почв. Характерным для каждого типа почв является отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот, которые также наибольшие в черноземах (около 2 и более), постепенно снижается к подзолистым, бурым пустынно-степным почвам. По этому отношению выделяются следующие типы гумуса: гуматный > 2, фульватно-гуматный 1-2, гуматно-фульватный – 0.5-1, фульватный - <0.5.

В составе гуминовых кислот доля свободных и связанных с подвижными формами полуторных оксидов от подзолистых почв к почвам аридных регионов снижается от 90-100% до 10% и менее, а с кальцием, наоборот, возрастает в том же диапазоне. В почвах влажных и переменно-влажных тропических и субтропических областей содержание гумуса повышается на 3-4% с преобладанием в его составе, как правило, фульвокислот.

Таблица 3

Географические закономерности распределения гумуса в почвах

 

Почвы Гумус,% ГК, % от гумуса ФК, % от гумуса Сгк Сфк Морфология гумуса
Подзолистые 2,5–4,0 12-30 25-30 0,6–0,8 Mor
Серые лесные 4,0– 6,0 25 - 30 25 - 27   Moder, Mull
Черноземы 7,0 – 10,0 35 - 40 15 - 20 1,5- 2,5 Mull
Каштановые 1,5 – 4,0 25 - 35 20- 25 1,2 – 1,5 Mull
Бурые сухо-степные 1,0 – 1,2 15-18 20 - 23 0,7 Mull, Moder
Серозмы светлые 0,8- 1,0 17-23 25-33 0,7 Mull, Moder
Красноземы 4,0-6,0 15-20 22-28 0,6-0,8 Mor, Moder Mull

Роль органических веществ в почвообразовании, плодородии почв и питании растений. Роль органических веществ в почвообразовании, плодородии почв и питании растений очень многообразна. Значительная часть элементарных почвенных процессов (ЭПП) происходит с участием гумусовых веществ. К ним относятся биогенно-аккумулятивные, элювиальные, элювиально-аккумулятивные, метаморфические и другие. Процессы взаимодействия органических веществ с минеральной частью почв лежат в основе почвообразования.

Содержание, запасы и состав гумуса входят в состав главных показателей почвенного плодородия. Они оказывают также влияние на все режимы и свойства почв.

Органическое вещество является источником азота и зольных элементов питания растений. В нем содержится 98% валового азота, с ним связано 40-60% фосфора, 80-90% серы, значительные количества кальция, магния, калия и других макро- и микроэлементов. Часть этих элементов находится в поглощенном состоянии и усваивается растениями в результате ионообменных реакций. Другая часть высвобождается и становится доступной растения после минерализации органических веществ. Установлено, что около 50% потребности в азоте культурные растения получают за счет почвенного органического вещества, прежде всего легкоразлагаемого, остальные 50% за счет минеральных удобрений.

Органическое вещество оптимизирует физико-химические свойства почв. Поглотительная способность органических коллоидов значительно выше, чем минеральных, и достигает 1000 и более мг-экв./100 г препарата гумусовых веществ. Более гумусированные почвы обладают более высокой буферностью по отношению к кислотно-основным воздействиям, окислению-восстановлению и действию токсикантов. Поглощенные органическими и органо-минеральными коллоидами катионы являются доступными для растений и активно участвуют в их питании.

Органическое вещество оказывает существенное влияние на структурное состояние, физические, водно-физические и физико-механические свойства почв. С увеличением гумусированности снижается плотность, увеличивается общая порозность, улучшается структура почвы, повышается водопрочность структурных агрегатов; увеличивается влагоемкость и водоудерживающая способность, водопроницаемость, диапазон активной влаги, гигроскопическая влажность; становятся оптимальными физико-механические свойства почвы: липкость, пластичность, твердость, удельное сопротивление. Гумус придает почве темную окраску, что способствует поглощению тепла.

Органическое вещество играет ведущую роль в биологическом режиме почв. Источники гумуса поддерживают в почвах определенный уровень биологической активности; собственно гумусовые вещества способствуют сохранению микроорганизмов в почвах и создают комфортные условия для их функционирования. Повышенная биологическая активность почв способствует снижению численности патогенных микроорганизмов, ускоряет микробиологическую деградацию пестицидов.

В составе органических веществ содержатся физиологически активные вещества, ускоряющие рост и развитие растений.

 

 

Лекция. ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ (2 часа)

 

Поглотительной способностью почв называется ее свойство обменно или необменно поглощать твердые, жидкие или газообразные вещества или увеличивать их концентрацию у поверхности коллоидных частиц.

К.К. Гедройц выделил 5 видов поглотительной способности: механическую, физическую, физико-химическую, химическую и биологическую.

Механическая – это свойство почвы поглощать твердые частицы, поступающие с водой или воздухом, размеры которых не превышают размеры почвенных пор.

Физическая – это свойство почвы изменять концентрацию молекул различных веществ на поверхности твердых частиц за счет физического взаимодействия молекул. При этом изменяется величина поверхности и поверхностная энергия. Вследствие стремления дисперсной системы к уменьшению поверхностной энергии происходит укрупнение частиц твердой фазы путем адсорбции на поверхности частиц некоторых веществ. Такими веществами являются органические кислоты, многие высокомолекулярные органические соединения. Они притягиваются к поверхности тонкодисперсных частиц, испытывая положительную физическую адсорбцию.

Многие минеральные кислоты, соли (нитраты, хлориды), щелочи отталкиваются от твердых частиц и испытывают отрицательную физическую адсорбцию. Они слабо удерживаются в почве и легко вымываются из профиля.

Физической адсорбции подвергаются пары и газы, особенно N и СО2.

Химическая поглотительная способность (хемосорбция) обусловлена образованием труднорастворимых соединений в почве с кислой реакцией. Сорбция фосфатов на поверхности гидрооксидов Fe и Al в почве с нейтральной и щелочной реакцией. Образование труднорастворимых CaPH4, образование Al-Fe –гумусовых комплексов, глинисто-гумусовых комплексов.

Биологическая - обусловлена поглощением элементов питания и О2 корнями растений, м/о. Характеризуется большой избирательностью.

Физико-химическая обусловлена наличием ППК, представленного почвенными коллоидами. ППК обладает способностью поглощать и обменивать kt+ и an- в поверхностной части коллоидов на эквивалентное количество ионов почвенного раствора. Физико-химическая поглотительная способность обусловливает физико-химические свойства почв, такие как кислотность, буферная способность.

Почвенно-поглощающий комплекс (ППК)

Поглотительной способностью обладают коллоиды (частицы 0,2 –0,001 мкм), предколлоидная фракция 1-0,2 мкм. Характерной особенностью их является большая удельная поверхность. Это и определяет их высокую химическую активность.

Коллоиды подразделяются на

- минеральные

- органические

Часть минеральных коллоидов находится в кристаллическом состоянии. Это в основном минералы.

Другая часть минеральных коллоидов представляет собой аморфные вещества: к ним относятся аллофаны, свежеосажденные гидраты полуторных оксидов (Fe(OH)3, Al (OH)3, Mn (OH)3 ), гидраты кремнезема и их комплексные осадки (коагели).

Органическая часть почвенных коллоидов – аморфные гумусовые вещества, органо-минеральные комплексы, клетки мелких бактерий.

В большинстве почв преобладают минеральные коллоиды и составляют 85-90% их общей массы. При физико-химической адсорбции поглощаются отдельные ионы (катионы и анионы). Адсорбция связана с наличием на поверхности коллоидных частиц положительного или отрицательного зарядов. Появление заряда на поверхности коллоидов, имеющих кристаллическое строение, связано с некомпенсированностью зарядов ионов кристаллической решетки, расположенных на поверхности раздела твердая частица - раствор. Появление заряда в кристаллических и аморфных коллоидах, может быть обязано диссоциации ионов поверхностного слоя в окружающую среду.

Основой коллоидной частицы является коллоидная мицелла (рис. 1).

Коллоидная мицелла состоит из ядра, слоя потенциалопределяющих ионов, неподвижного и диффузного слоя компенсирующих ионов.

Ионы диффузного слоя способны обмениваться с ионами интрамицеллярного (почвенного) раствора, обусловливая физико-химическую поглотительную способность. Коллоидная мицелла электронейтральна, но поскольку основная масса принадлежит грануле, заряд последней рассматривается как заряд всего коллоида. В почве преобладают коллоиды, несущие отрицательный заряд и диссоциирующие в раствор Н-ионы. Такие коллоиды обладают кислотными свойствами и называются ацидоидами. К ним относятся гумусовые кислоты, глинистые минералы, кремнекислота. В почве в небольшом количестве присутствуют коллоиды, обладающие основными свойствами и диссоциирующие в раствор ОН-ионы (базоиды), и коллоиды с переменным зарядом (амфолитоиды). К последним относятся гидрооксиды железа и алюминия, протеины, у которых заряд зависит от реакции почвенного раствора. В кислой среде они ведут себя как базоиды, а в щелочной – как ацидоиды.

Обладая в силу высокой дисперсности огромной поверхностью, гели могут поглощать из раствора ионы различных химических элементов, не образуя при этом с ними химических соединений.

 

       
 
   
 

 


I I II III IV

               
     
 
   
 
 

 

 


 

       
   
 


Потенциалопределяющие ионы

 

Неподвижный слой компенсирующих ионов

 

Диффузный слой компенсирующих ионов

 

 

Интрамицеллярный раствор

 

Рис. 1. Строение коллоидной мицеллы.

I – ядро; II – гранула; III – частица; IV – мицелла

Потенциалопределяющие ионы на поверхности коллоида;

- компенсирующие катионы.

 

Катионы раствора, поглощаясь коллоидными частицами, вытесняют ранее поглощенные катионы. В процессе поглощения имеет место своеобразный физико-химический обмен химических элементов. Подобную реакцию можно изобразить следующим образом (рис. 2).

 

CaCl2

+ nNH4Cl + + MgCl2

NaCl (n-16 (n-16)

NH4Cl

 
 

 

 


-Са2+, - Mg2+, - Na+, - NH4+

           
     

 


Рис. 2. Схематическое изображение обменной сорбционной реакции

 

Коллоидная частица условно изображена в виде круга, на поверхности которого расположены катионы кальция, магния, натрия, способные к обмену. При воздействии на частицу раствором хлорида аммония можно вытеснить шесть катионов кальция, один катион магния и два катиона натрия из диффузного слоя мицеллы. Так как катионы кальция и магния двухвалентны, то место каждого из этих катионов должны занять два одновалентных катиона аммония. Катион натрия одновалентен и соответственно замещается одним катионом аммония. Всего для полного замещения потребуется (6×2)+(2×1)+(1×2) = 16 катионов аммония. Одновременно в растворе уменьшается содержание хлорида аммония на 16 молекул, но появится шесть молекул хлорида кальция, одна – хлорида магния и две – хлорида натрия.

Состав поглощенных оснований в почвах: Ca, Mg, K, Na, NH4, H, Al. Чем выше валентность поглощенного катиона, тем прочнее эти ионы связываются с потенциалопределяющими ионами и тем сильнее они нейтрализуют заряд коллоидной частицы. Уменьшение заряда сопровождается менее энергичным отталкиванием частиц друг от друга, что приводит к слипанию и коагуляции. Следовательно, поглощение коллоидными частицами одновалентных катионов способствует образованию золей, а поглощение двух- и трехвалентных катионов приводит к образованию гелей. Физическое состояние почв в значительной степени зависит от состава поглощенных оснований. По возрастанию прочности сорбционных связей и коагулирующей способности распространенные катионы были расположены К.К. Гедройцем в следующий ряд:

Na + < NH4 < K+ < H+ < Mg2+ < Ca2+ < Ва2+ < Al3+ < Fe3+

Почвы, насыщенные двух и трехвалентными катионами, обладают устойчивым поглощающим комплексом. Коллоиды находятся в них в виде водоустойчивого геля, способного склеивать более крупные почвенные частицы. Обычно такие почвы обладают хорошей структурой. Почвы, насыщенные одновалентными катионами, особенно Na+, легко подвергаются диспергирующему действию воды, их коллоиды при увлажнении переходят в золь.

Благодаря различиям в степени гидратации ионов и коллоидов можно составить ряд почв, насыщенных различными катионами и отличающихся по степени набухания:

Н – 5% от V Mg – 9,3 % Na – 26,8 %

Ca, Ba – 7,7 % K - 15,5 % Gi - 50,0 %

Почвы, насыщенные Na, при увлажнении набухают, заплывают, делаются воздухо- и водонепроницаемыми; при высушивании и резком уменьшении объема они разбиваются вертикальными трещинами на отдельные блоки. Этого не наблюдается если почвы насыщены Са, Mg и, тем более, Fe, Al.

Емкость катионного обмена (ЕКО) – это максимальное количество поглощенных катионов, способных к обмену на другие катионы, выражающееся в мг-экв/100 г почвы. ЕКО почв изменяется от 2 до 65 мг-экв/100 г.почвы (табл). Она является важнейшей характеристикой почвы, от которой зависят все остальные параметры и в целом плодородие почв.

Таблица 1

 

Емкость катионного обмена наиболее распространенных компонентов высокодисперсной части почвы (мг-экв/100 г вещества)

 

Компоненты ЕКО, мг/экв/100г. вещества
Каолинит  
Гидрослюды 20-50
Монтмориллонит 60-150
Гумус 100-200
ГК 350-800
ФК 800-1250
Почва 2-65

ЕКО определяется составом высокодисперсных частиц почвы и их количеством. Емкость катионного обмена различных компонентов высокодисперсной части почвы имеет существенные отличия.

В природе широко распространены кислые почвы, у которых в ППК присутствует значительное количество поглощенного Н+. Это почвы не насыщенные основаниями. Процентное содержание обменных оснований в общей сумме поглощенных ионов служит показателем степени насыщенности (СНО).

 

ЕКО = Са2+ + Mg2+ + НКCl + + Al+

СНО = Са2+ + Mg2+

ЕКО

 

Кислотность и щелочность почв

Реакция почвы обусловлена наличием и соотношением в почвенном растворе водородных (Н+) и гидроксильных (ОН¯) ионов и характеризуется величиной рН. Эта величина соответствует отрицательному логарифму активности водородных ионов в растворе. В зависимости от состава растворенных веществ и характера их взаимодействия с твердой фазой почв, определяющих соотношение между концентрациями Н+ и ОН¯ ионов в почвенном растворе, почвы могут иметь нейтральную рН=7, кислую рН < 7, щелочную рН > 7 реакцию.

Реакция почвы зависит от совокупного действия ряда факторов:

1. Химического и минералогического состава минеральной части почвы

2. Наличия свободных солей

3. Содержания и качества органического вещества

4. Состава почвенного воздуха

5. Влажности почвы

6. Жизнедеятельности организмов

Нейтральные, кислые, щелочные соли, переходя из твердой фазы в раствор при увлажнении и обратно при иссушении, оказывают влияние на реакцию почв.

Одной из наиболее распространенных в почве минеральных кислот является угольная кислота. При окислении сульфидов в почвах может образовываться серная кислота. Значительное подкисление почвенного раствора может вызвать ненасыщенные катионами ГК и ФК. Слаборазложившиеся остатки органического вещества лесной подстилки имеют кислую реакцию. В результате жизнедеятельности грибов и бактерий, разложения растительного опада, выделения корнями или насекомыми в почву могут присутствовать свободные органические кислоты.

Кислотность почв

Различают актуальную и потенциальную кислотность.

Актуальная кислотность обусловлена наличием водородных ионов в почвенном растворе, активность которых зависит от ионной силы раствора. Актуальная кислотность определяется при взаимодействии почвы с дистиллированной водой. Иногда рН почвы определяют непосредственно в почве, но почва должна быть достаточно увлажненной.

Потенциальная кислотность – способность почвы при взаимодействии с растворами солей проявлять себя как слабая кислота. Потенциальная кислотность определяется свойствами твердой фазы почвы, обусловливающей появление дополнительного количества протонов в растворе при взаимодействиях с удобрениями. Потенциальная кислотность подразделяется на обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность определяется при взаимодействии почвы с раствором нейтральных солей. При этом происходит эквивалентный обмен катионов нейтральной соли на ионы водорода, алюминия и др., находящиеся в ППК. Обычно для определения обменной кислоты почв используют 1 н раствор КCl.

Природа обменной кислотности зависит от состава и свойств почвенных коллоидов. Кислотность органических почвенных коллоидов (ГК, ФК) обусловлена главным образом обменным Н+ функциональных групп. Источником его служат органические кислоты и угольная кислота.

Кислотность минеральных коллоидов связана с наличием в ППК обменных ионов Н+ Al++, Fe++. Источником служат ионы кристаллической решетки глинистых минералов и гидроксидов, мобилизуемые органическими кислотами.

[ППК¯ ] Н+ + KCl → [ППК] К + HCl

[ППК3-] Al 3+ + KCl → [ППК] Al + AlCl3

AlCl3 + Н2О → HCl + (OH)3

Гидролитическая кислотность обнаруживается при воздействии на почву раствора гидролитически щелочной соли сильного основания и слабой кислоты. При этом происходит более полное вытеснение поглощенного Н. Обычно используют 1 н р-р СН3 СОО Na с рН 8,2. При взаимодействии уксуснокислого Na с почвой могут происходить реакции в зависимости от содержания в ней Al+++ или Н+.

[ППК¯ ] Н+ + СН3СООNa → [ППК¯ ] Na+ + СН3 СООН

Наличие потенциальной кислотности характерно для почв, обедненных основаниями (Са2+, Mg2+).

Кислая реакция почвы неблагоприятна для большинства культурных растений и полезных микроорганизмов. Кислые почвы обладают неблагоприятными физическими свойствами. Из-за недостатка оснований органическое вещество в этих почвах не закрепляется, почвы обеднены питательными веществами. Алюминий оказывает токсическое действие на растения. При содержании его 10-12 мг=экв/100 г.п. наблюдается выпадение клевера из состава растений.

Доля участия в ППК обменных катионов Н+ и Al+++ характеризует ненасыщенность почв основаниями.

СНО = Са + Mg / ЕКО × 100 %

Основным приемом повышения продуктивности кислых почв служит известкование.

Щелочность почв

Обуславливается карбонатами и гидрокарбонатами щелочных и щелочноземельных элементов, силикатами, алюминатами, гуматами натрия, анионами слабых кислот.

Различают актуальную и потенциальную щелочность.

Определяющим моментом в создании щелочной реакции является присутствие в почве гидролитически щелочных солей слабых кислот и сильных оснований: Na2СО3, К2СО3, гидрокарбонатов Na и К, карбонатов Са и Mg, гидрокарбоната Са и др. Также ведут себя гуматы и фульваты щелочей.

Потенциальная щелочность появляется у почв, содержащих поглощенный натрий. При взаимодействии почвы с Н2СО3 поглощенный натрий замещается Н* и появляется сода.

[ППК 2¯] 2Na + + Н2СО3 → [ППК2¯ ] 2Н+ + Na2СО3

Сильнощелочная реакция неблагоприятна для большинства растений. Высокая щелочность обусловливает неблагоприятные физические и химические свойства. При рН 9-10 почвы отличаются большой вязкостью, липкостью, водонепроницаемостью во влажном состоянии и твердостью, цементированностью и бесструктурностью в сухом состоянии.

Для химической мелиорации содово-засоленных почв необходимы замещение обменного Na на Са и нейтрализация свободной соды:

[ППК 2¯] 2Na + + СаSО4 = [ППК2¯ ] Ca2+ + Na24

Na23 + CaSО4 = СаCО4 + Na24

Na23 + H24 = Na24 + H2O + CO2

Химическая мелиорация щелочных почв производится путем гипсования, внесения Са(NО3)2 или материалов, содержащих Н24, Fe 4.

 

Почва обладает буферностью, т.е. свойством сохранять свою реакцию при сравнительно небольшом добавлении кислот или щелочей. Буферностть почв обусловливается в основном составом поглощенных оснований.

 

Лекция. ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС (2 часа)

Почвообразовательные процессы – это процессы, приводящие к образованию почв из горных пород и органических остатков, а также процессы, обусловливающие функционирование и эволюцию почв под воздействием комплекса факторов почвообразования в природных и природно- антропогенных экосистемах Земли.

Кора выветривания – это продукт разрушения, трансформации горных пород, их переотложения и потоковой сортировки. Для формирования коры выветривания наличие живого вещества и почвы не является обязательным фактором. Почвообразование – это один из частных процессов трансформации земного вещества в зоне гипергенеза. По Б.Б.Полынову “Если кора выветривания является эпохой в жизни горных пород, то почва – лишь отдельный момент функционирования их приповерхностной части”. Почва – самая активная, мобильная, функциональная и настолько измененная часть коры выветривания, что ее выделяют как самостоятельное естественно-историческое тело природы. Однако она унаследует от материнской породы основные ее черты. Поэтому, очевидно, следует иметь в виду определенную степень эфемерности, неустойчивости и уязвимости почвенного покрова по сравнению с корой выветривания.

Б.Б. Полыновым выделено 7 типов коры выветривания, которые он рассматривает как стадии единого процесса их формирования. Стадийность выветривания связана с различной подвижностью элементов. В процессе выветривания химические элементы, из которых состоит земная кора перераспределяются по поверхности суши. Химические элементы можно расположить в ряд по подвижности или миграционной способности (табл. 1).

Таблица 1.

Подвижность химических элементов коры выветривания

 

Элемент Подвижность Показатель величины миграции
Cl, S Энергично выносимые 2n×10
Ca, Na, Mg, K Легко выносимые N
SiO2силикатов, P, Mn Подвижные n×10-1
Аl, Fe, Ti Инертные n×10-2
SiO2 кварца Практически неподвижные N×10-¥

 

Перераспределение химических элементов происходит во времени и подразделяется на стадии:

1. Стадия физической дезинтеграции горных пород, формирование обломочной коры выветривания.

2. Стадия выноса хлоридов и сульфатов. Формируется элювиальная обызвесткованная кора выветривания.

3. Стадия выноса кремнезема силикатов и образования глинистых минералов. Кора выветривания этой стадии, обогащенная вторичными минералами, получила название элювиальной сиаллитной.

4. Стадия выноса кремнезема. Кора выветривания состоит почти исключительно из гидрооксидов алюминия и железа. Подобная кора выветривания носит название элювиальной аллитной.

5. В местах накопления продуктов выветривания образуется аккумулятивная кора выветривания. Обызвесткованный элювий сопрягается хлоридно-сульфатной аккумулятивной корой выветривания.

6. Сиаллитный элювий водоразделов сопрягается с расположенной на более низком уровне аккумулятивной карбонатной, а еще ниже с аккумулятивной хлоридно-сульфатной корой выветривания.

7. Аллитный элювий сопрягается с сиаллитными аккумуляциями.

8. В формировании аллювиальных отложений могут участвовать все виды аккумуляций водосборного бассейна.

Изложенная схема отражает лишь направленность геохимического баланса веществ при выветривании. Взаимоотношения между остаточной и аккумулятивной корой выветривания гораздо сложнее, чем показано на схеме, т.к. стадия аккумулятивной коры выветривания в процессе изменения рельефа может оказаться в процессе элювиальной.

Почвообразовательные процессы тесно связаны с миграцией элементов в коре выветривания. Геохимическая обстановка оказывает решающее влияние и на химический состав почв, что отражается и в общей направленности почвообразовательных процессов.

В процессе почвообразования почва проходит ряд последовательных стадий:

I – Стадия начального почвообразования. Обычно весьма длительна. Начальное почвообразование сменяется стадией развития почвы.

II – Стадия развития почвы протекает с нарастающей интенсивностью, охватывая все большую толщу почвообразующей породы. К концу этой стадии формируется зрелая почва с характерным для нее профилем и комплексом свойств. Процесс развития почв постепенно замедляется и приходит к некоторому равновесному состоянию, когда комплекс факторов почвообразования и свойства почв соответствуют друг другу и находятся в динамическом равновесии.

III – Стадия динамического равновесия называется климаксной и может длиться неопределенно долго. На каком-то этапе климаксная стадия сменяется эволюцией почвы.

IY – Стадия эволюции почвы наступает либо в результате саморазвития экосистемы, в которую она входит в качестве одного из компонентов, либо в результате изменения одного или нескольких факторов почвообразования – климата, растительности, характера грунтового увлажнения, под влиянием распашки территории, орошения или осушения и т.д. Стадия эволюции почвы может быть сопоставлена со стадиями развития и ведет к какому-то новому климаксному состоянию. При этом образуется новая почва с новым профилем и новым комплексом свойств. Примеры эволюции одних типов почв в другие многочисленны и хорошо изучены: формирование луговых почв из болотных при обсыхании территории; каштановых или черноземных почв при остепнении луговых почв и т.д. В данном случае почва образуется не непосредственно из почвообразующей породы, а из предшествовавшего какого-то вида почвы. Таких циклов почвообразования на одном и том же субстрате может быть несколько. В профиле таких полигенетических почв обычны унаследованные реликтовые черты и признаки, не связанные с современным этапом почвообразования. Эволюция почв может идти в разных направлениях: по пути нарастания мощности почвы или по пути ее уменьшения, по пути засоления или рассоления, по пути деградации почвенного плодородия или его нарастания.

Процессы почвообразования можно рассматривать как совокупность циркуляционных явлений превращений и перемещения вещества и энергии при взаимодействии бол


Поделиться с друзьями:

Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...

Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...

Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...

Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.136 с.