Лекция 3 Материальная основа почвы n n Почва

Лекция 3 Материальная основа почвы n n Почва состоит из 4 фаз: твердой, жидкой, газовой (воздушной) и живой. Твердая фаза, в свою очередь, делится на две части – минеральную и органическую – и составляет 50– 60 % от общего объема почвы. В гумусовом горизонте на долю минеральной части приходится 85– 98 %, только 2– 15 % – на долю органической части. В более глубоких горизонтах минеральная часть составляет 99– 100 %. В состав минеральной части входят все химические элементы Периодической системы Д. И. Менделеева, однако они различаются между собой по количественному составу и соотношению в органической и минеральной частях твердой фазы.

Рис1 Фазовый состав почвы: 1 – твердая фаза (агрегаты почвенных частиц); 2 – поры заполненные воздухом; 3 – крупные поры, заполненные водой; 4 – капиллярные поры, заполненные водой 5 – грибная плесень; 6 – личинки и куколки почвенной фауны; 7 – ход дождевого червя; 8 – корневая система растений; 9 – раковины моллюсков

Минеральная часть почв – почвообразующие породы n n Материнские породы обусловливают следующие важнейшие свойства почв: 1) гранулометрический (механический) состав почв; 2) химический и минералогический составы почв; 3) физические и физикомеханические свойства почв; 4) водновоздушный, тепловой и пищевой режимы почв. В то же время почвообразующие породы, определяя строение почв, характер их эволюции, пестроту почвенного покрова, существенно влияют на многие факторы и процессы почвообразования.

Органическая часть почв n n В органической части почвы различают следующие формы: 1. Почти целые или слабо разрушенные остатки преимущественно растительного происхождения, в которых под микроскопом хорошо видны все детали растительной ткани. 2. Остатки в стадии глубокого разложения, когда под микроскопом можно видеть только мелкие части растительной ткани. 3. Специфические почвенные органические образования, в которых даже под микроскопом не видно следов растительных тканей, которые образуют гумус.

Процесс гумусообразования в почве Рис. 2

n n n Гумусовые вещества (кислоты) по растворимости и экстрагируемости делятся на две основные группы. 1. Фульвокислоты – наиболее растворимая, высокоподвижная группа гумусовых соединений Хорошо растворимы в воде, их водные растворы имеют сильнокислую реакцию (р. Н 2, 6 – 2, 8). Преобладают в почвах подзолистого типа, красноземах и некоторых почвах влажных тропиков. 2. Гуминовые кислоты – нерастворимые в воде, минеральных и органических кислотах вещества темного цвета. Преобладают в основном в черноземах, каштановых почвах, хорошо окультуренных дерново-подзолистых и серых лесных почвах. n Для оценки качества гумуса принято использовать соотношение гуминовых кислот и фульвокислот в гумусовом веществе, которое зависит от процессов почвообразовния и окультуренности почв и не связано с общим содержанием гумуса. На основе этогосоотношения выделяют типы гумуса: гуматный (>1, 5), фульватногуматный (1, 0 -1, 5), гуматно-фульватный (1, 0 -0, 5), фульватный (<0, 5).

Средние показатели содержания гумуса в почвах Почвы Гумус, % Тундрово-глеевые 4, 8 – 8, 0 Черноземы Подзолистые 1, 0 – 2, 5 Оподзоленные 6, 0 – 10, 0 Дерновые 5, 0 – 18, 0 Типичные Южные 10 – 14, 0 – 6, 0 Дерново-подзолистые песчаные суглинистые 0, 8 – 1, 5 2, 5 – 3, 0 Каштановые темные светлые 4, 0 – 5, 0 2, 0 – 3, 0 Серые лесные светлые темные 1, 5 – 5, 0 4, 0 – 9, 0 Сероземы 1, 0 – 1, 5 4, 0 – 5, 0 Бурые лесные песчаные суглинистые 4, 0 – 6, 0 – 9, 0 Бурые полупустынные Красноземы Серо-бурые Желтоземы светлые темные 1, 0 – 2, 0 5, 0 – 9, 0 0, 8 – 1, 0 4, 0 – 5, 0

Жидкая фаза почвы – состоит из почвенной воды и почвенного раствора n n Почвенный раствор – это жидкая фаза почвы, в которой находятся минеральные, органоминеральные, органические соединения и газы. Они находятся в постоянном движении и взаимодействуют с другими фазами почв, с почвенными организмами. Образование почвенного раствора происходит путем взаимодействия воды с твердыми частицами почвы и почвенным воздухом. При глубоком залегании грунтовых вод в формировании почвенного раствора участвуют воды преимущественно атмосферных осадков. В этом случае почти все минеральные, органические и другие компоненты почвы являются итогом процессов выветривания и почвообразования.

n n n Если в образовании раствора участвуют грунтовые воды, то значительная часть веществ попадает в раствор из грунтовой воды. В почвенные растворы попадают также удобрения, которые вносят в почву. Почвенные растворы отличаются значительной сезонной динамикой состава и свойств. В теплый период года снижается растворимость газов, увеличивается испарение влаги и возрастает концентрация самих растворов. Во влажные периоды года происходит разбавление почвенного раствора, и перемещение газов в нижние слои почвы. Понижение температуры вызывает понижение растворимости газов. Реакция почвенных растворов характеризуется актуальной кислотностью. Методы изучения почвенного раствора основаны на выделении его из почвы путем отпрессовывания на специальных прессах, центрифугирования и вытеснения другой жидкостью.

Газовая фаза почвы n n Среди выделенных фаз почвы наиболее динамичной является газовая фаза, которая занимает свободные от воды поры (пустоты). На состав почвенного воздуха влияют следующие факторы: время года, температура, влажность, глубина профиля, развитие корней, активность биохимических процессов, реакция почвенного раствора, интенсивность ветра, атмосферное давление. Для изучения воздушного режима почвы можно пользоваться газовой хроматографией.

Фазовые изменения почв n n Переход вещества из одной фазы в другую при изменении температуры, влажности, биохимических процессов создает динамику почвенных процессов и развитие почв. Изменение температуры влияет на взаимодействие между жидкой и газовой фазами. Понижение температуры повышает растворимость газов в воде, а повышение температуры содействует выделению газов из воды. При испарении влаги почвы и повышении концентрации раствора происходит коагуляция коллоидов, кристаллизация легкорастворимых солей и их аккумуляция. На фазовые изменения вещества влияют окислительновосстановительные процессы. При окислении соли железа осаждаются и образуют ортзанды и ортштейны с бурой окраской в иллювиальном горизонте. Растворимые нитраты и нитриты при восстановлении азота переходят в газовое состояние – аммиак (NH 3). Окисление аммиака переводит азот в состояние нитратов и нитритов. Для фазовых преобразований вещества характерны суточный, сезонный и многолетний режим, что характеризует динамизм процессов и трансформацию соединений в почве.