Модуль II ПОЧВА — ПРОДНАЯ СИСТЕМА l l

Скачать презентацию Модуль II ПОЧВА — ПРОДНАЯ СИСТЕМА l l

Биогеохимия 3- 4 лекц..ppt

Количество слайдов: 37

Модуль II. ПОЧВА - ПРОДНАЯ СИСТЕМА l l l l БИОГЕОХИМИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ и ФОРМИРОВАНИЕ СОСТАВА ПОЧВ ПОСТУПЛЕНИЕ И ТРАНСФОРМАЦИЯ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ 1. Живые организмы почвы (эдафон) и их участие в почвообразовании 2. Органические остатки и их участие в почвообразовании 3. Компоненты литосферы и их участие в почвообразовании 4. Участие компонентов гидросферы в почвообразовании 5. Поступление вещества атмосферы и участие в почвообразовании

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ l Органические остатки - биогенное вещество. l l Основная масса органических остатков связана с опадом высших растений (от 10 до 250 ц/га в различных экосистемах). l l Органические остатки поступают на поверхность почвы или непосредственно в почву.

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ Продукты жизнедеятельности Минералы Т 0 С О 2 Физические Органические остатки: белки, углеводы, лигнин, липиды, целлюлоза преобразования Распад Разложение Распад МОР МОДЕР МУЛЛЬ Аминокислоты, пентозы, воска и др. Минерализация Распад Химические преобразования Гумификация Синтез Н 2 О Живые организмы. ГУМУС Минерализация Распад СО 2, Н 2 О, минер соед.

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ ФИЗИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ l Формируется целый спектр твердых органических компонентов разного размера и степени разложения : мор, модер, мулль l Сочетание l слабо (мор) и средне (модер) - l разложившихся l растительных остатков l l грибных пор

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ ФИЗИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ Сочетание l слабо (мор) - и сильно (мулль) l разложившихся растительных остатков грибных пор l

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ ХИМИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ l РАСПАД – МИНЕРАЛИЗАЦИЯ l СИНТЕЗ – ГУМИФИКАЦИЯ

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ l l Гумусовые вещества или гумус - специфическое почвенное вещество, гетерогенная, полидисперсная система высокомолекулярных азотсодержащих ароматических соединений кислотной природы.

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ l СОЧЛЕНЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ ЕДИНИЦ ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ СООН О ядро О ОН ОН СООН О СООН l периферия ОН СХЕМА ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ЯЧКЙКИ МОЛЕКУЛЫ ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ l Гумус может находиться в почве: · в растворенном состоянии – может удаляться из почвы; l · в виде коллоидных взвесей – может удаляться из почвы; l · в виде твердых пленок и сгустков; l · при его минерализации образуются и газообразные продукты – удаляется из почвы.

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ l УСЛОВИЯ наиболее благоприятные для гумусообразования: l t=20 -30 ОС и влажность - 60 -80% от полного насыщения почвы водой (полной влагоемкости). l При росте температуры и влажности усиливаются процессы минерализации. l При низкой температуре и высокой влажности, при высокой температуре и низкой влажности процессы затухают. l

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ СОСТАВ ГУМУСА ГУМУСОВЫЕ КИСЛОТЫ ГУМИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (ГК) ФУЛЬВО КИСЛОТЫ (ФК) ГУМИН

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ ГУМИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (ГК) Ø Ø Ø Темноокрашены Более конденсированные соединения, чем ФК Ядро больше, периферия меньше, чем у ФК Растворимы только в щелочах Соли ГК(гуматы) + Са, Мg, Al, Fe – выпадают в осадок и обволакивают минеральные частички, склеивают их в агрегаты Соли ГК + Na - подвижны, теряют клеящую способность l Ø Ø Ø Ø ФУЛЬВОКИСЛОТЫ (ФК) Светлоокрашены Менее конденсированы, чем ГК Ядро меньше, периферия больше, чем у ГК Все соли ФК (фульваты) – хорошо растворимы Исключение ФК + Al, Fe - нерастворимы в нейтральной среде В почве не накапливаются Очень агрессивны

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ ГУМИНОВЫЕ КИСЛОТЫ l Высушенные капли гуминовых кислот l (увеличение 50 000)

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ ГУМИНОВЫЕ КИСЛОТЫ l Агрегаты гуминовой кислоты, образовавшиеся в результате высыхания (увеличение 700)

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ l Ø Ø Ø УСЛОВИЯ, БЛАГОПРИЯТНЫЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ И НАКОПЛЕНИЯ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ Поступление органических остатков непосредственно в почву Растительность с высоким содержанием белков (травянистая) В составе золы растений должны преобладать Ca, Mg, S, P, K, Na Нейтральная реакция среды Чередование сухих и влажных периодов (во влажные – гумификация, в сухие – необратимая коагуляция), промерзания и оттаивания

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ l Гумин – нерастворимый компонент гумуса, гуминовые и фульвокислоты, прочно связанные с минеральной частью почвы

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ l Гумусное состояния почв: l · содержание гумуса; · тип гумуса, или качественный состав гумуса; l · мощность гумусового горизонта. l

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ l Роль гумуса в почве и биосфере многогранна: l l l Ø Ø является агентом воздействия на косную горную породу; Ø принимает активное участие в образовании металлорганических соединений - хелатов; Ø является аккумулятором солнечной энергии на поверхности Земли; Ø выступает вместилищем питательных элементов; Ø является источником СО 2 в почве и приземном слое атмосферы, т. к. постоянно минерализуется; Ø обладает буферностью; обладает адсорбционной способностью.

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ l l l Минеральные компоненты – простые минеральные вещества, которые образуются в процессе разложения органических остатков. Находятся в различном агрегатном состоянии: · твердом – фитолетарий и др; · жидком – ионы железа, калия, натрия, азота, анионы хлора и др. - могут удаляться из почвы; · газообразном – углекислый газ, сероводород, аммиак и др. – могут свободно удаляться из почвы

2. БИОГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ l В результате физических и химических преобразования, а также оттока подвижных продуктов преобразования органических остатков в почве происходит образование и обогащение специфическими органическими соединениями – гумусовыми веществами (гумусом), т. е. формируется l органическая часть почвы l

Модуль II. ПОЧВА – ПРИРОДНАЯ СИСТЕМА l l l l БИОГЕОХИМИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ и ФОРМИРОВАНИЕ СОСТАВА ПОЧВ ПОСТУПЛЕНИЕ И ТРАНСФОРМАЦИЯ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ 1. Живые организмы почвы (эдафон) и их участие в почвообразовании 2. Органические остатки и их участие в почвообразовании 3. Компоненты литосферы и их участие в почвообразовании 4. Участие компонентов гидросферы в почвообразовании 5. Поступление вещества атмосферы и участие в почвообразовании

3. БИОГЕОХИМИЯ КОМПОНЕНТОВ ЛИТОСФЕРЫ Гумус Продукты жизнедеятельностис О 2 Физические преобразования Распад Т 0 С СО 2 Фракции обломков горных пород, минералов >0, 001 мм: булыжник, камни, щебень, песок пыль Растворение, гидролиз Распад Химические преобразования Окисление, гидратация Синтез Н 2 О Живые организмы Фракции обломков горных пород и минералов >0, 001 мм: камни щебень песок пыль Катионы: Са 2+, Мg 2+, Al 3+, Na+, Fe 2+3+, Mn 2+, J+, K+ и др. Анионы: СОз 2 - , SO 4 2 -, Cl- , NO 3 – Минералы фракций <0, 001 мм: глинистые минералы (каолинит, гидрослюды, монтмориллонит и др. ), минералы полуторных окислов гематит, гетит, гиббсит), минералы-соли (кальцит, сода, гипс, галит и др. ), биолиты (фитолитарий и др).

3. БИОГЕОХИМИЯ КОМПОНЕНТОВ ЛИТОСФЕРЫ ФИЗИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ - РАСПАД ИСХОДНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД НА ОБЛОМКИ РАЗМЕРОМ НЕ <0, 001 мм l Признаки физического разрушения горных пород (мерзлотное выветривание) формирование трещин и сколов в зернах полевых шпалов

3. БИОГЕОХИМИЯ КОМПОНЕНТОВ ЛИТОСФЕРЫ ХИМИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ – РАСПАД ОБЛОМКО ГОРНЫХ ПОРОД И ПЕРВИЧНЫХ МИНЕРАЛОВ И СИНТЕЗ НОВЫХ ВТОРИЧНЫХ МИНЕРАЛОВ РАЗМЕРОМ <0, 001 мм l Селективное растворение зерен полевых шпатов в горизонте А 2 подзолов

3. БИОГЕОХИМИЯ КОМПОНЕНТОВ ЛИТОСФЕРЫ ВТОРИЧНЫЕ МИНЕРАЛЫ ГИДРАТЫ ПОЛУТОРНЫХ ОКИСЛОВ СИНТЕТИЧЕСКИЕ ГЛИННЫЕ МИНЕРАЛЫ – ПРОСТЫЕ СОЛИ БИОГЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ Лимонит, гематит, гиббсит и др. Присутствие пленок на поверхности почвенных частиц делает их более влагоемкими Каолинит, монтмориллонит гидрослюды, хлориты Кальцит, гипс, галит, доломит и др. Вторичный опал, халцедон, кремнекислота в форме фитолетарий Обладают высокой поглотительной способностью Способны накапливаться в условиях сухого климата и увеличивать пористость почв

3. БИОГЕОХИМИЯ КОМПОНЕНТОВ ЛИТОСФЕРЫ l Продукты преобразования компонентов литосферы : Используются живыми организмами Ø Удаляются из почвы в жидком, твердом, газообразном виде Ø Основная часть остается в почве Ø

3. БИОГЕОХИМИЯ КОМПОНЕНТОВ ЛИТОСФЕРЫ l Денудация – одна из форм оттока минеральных веществ из почвы

3. БИОГЕОХИМИЯ КОМПОНЕНТОВ ЛИТОСФЕРЫ l В результате физических и химических преобразования компонентов литосфесры, а также оттока подвижных продуктов, исходная горная порода приобретает новые свойства: Происходит увеличение раздробленности, т. е. степени дисперсности горных пород и минералов; Ø Происходит разрыхление горных пород, уменьшается их объемная масса Ø Возрастает пористость Таким образом формируется минеральная составляющая почвы – ее Ø минеральная часть

4. БИОГЕОХИМИЯ КОМПОНЕНТОВ ГИДРОСФЕРЫ Гумус Продукты жизнедеятельностис О 2 Т 0 С СО 2 Атмосферные осадки Грунтовые воды Физические преобразования § Жидкая твердая §Твердая жидкая §Жидкая парообразная Жидкая сорбционная · Химически связанная Химические преобразования Минералы Живые организмы (кристаллизационная) вода · Почвенный раствор (гумус, минералы, газы, органические вещества, П. Ж. Д. ) • Суспензия (взвешенные частицы)

4. БИОГЕОХИМИЯ КОМПОНЕНТОВ ГИДРОСФЕРЫ ФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ l связаны с агрегатным преобразованием воды l ХИМИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ l испытывает в основном вода в жидком свободном состоянии, которая участвует в широком спектре процессов (растворение, гидролиз, гидратация и др. ) l

4. БИОГЕОХИМИЯ КОМПОНЕНТОВ ГИДРОСФЕРЫ В результате физических и химических преобразованийкомпонентов гидросфер, а также l оттока растворенных продуктов, поступившая вода приобретает новые свойства: Ø Насыщаются гумусовыми веществами Ø Насыщаются продуктами жизнедеятельности Ø Насыщаются водорастворимыми минералами Ø Обедняются твердыми частицами Ø Насыщаются углекислым газом l В результате формируется почвенный раствор

5. БИОГЕОХИМИЯ КОМПОНЕНТОВ АТМОСФЕРЫ Гумус Продукты жизнедеятельностис Физические преобразования Н 2 О Т 0 С Газы атмосферного воздуха: N – 72% О 2 - 21% СО 2 - 0, 003% • Переход в растворы • Биомасса при фотосинтезе • Биомасса при азотфиксации • Минералы окислы Насыщение СО 2 при минерализации, в процессе жизнедеятельности Ж. О. Химические преобразования Потребление кислорода на окисление гумуса, минералов, органических соединений Минералы Живые организмы Почвенный воздух: N – 78% О 2 0, 5 – 21% СО 2 0, 03 – 20%

В результате физических и химических преобразований компонентов атмосферы, а также l оттока газов с воздухом и почвенным раствором, поступивший воздух приобретает новые свойства: Ø Увеличивается концентрация углекислого газа Ø Уменьшается концентрация кислорода l В результате формируется почвенный воздух