ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ. Почвенный раствор. Почвенный воздух.
Почвенный поглощенный комплекс • ППК представляет собой совокупность нерастворимых в воде органических, минеральных и органо-минеральных соединений, находящихся преимущественно в высокодисперсном состоянии и имеющих высокую реакционную и ионообменную способность.
• Реакция обмена между ионами почвенного раствора и ионами, удерживаемыми ППК, — наиболее характерная особенность ППК как составной части почвы.
• Основа ППК: – Минеральные частицы (глины, нерастворимые соли, гидрооксиды) – Гумусовые вещества, представленные в виде гелей и комплексов гумусовых веществ с минераломи.
• Коллоиды представляют собой наиболее дисперсную часть твердой фазы почвы. • Их размеры колеблются в пределах 0, 2. . . 0, 001 мкм. • При размере менее 0, 1. . . 0, 2 мкм резко возрастает адсорбционная емкость почвенных частиц благодаря быстрому росту их удельной поверхности.
• Коллоиды не только поглощают и удерживают ионы и органические вещества, но и служат цементом для более крупных частиц и агрегатов, влияя на структуру почвы, от которой зависит ее водно-воздушный режим.
• Коллоиды образуются в процессе выветривания и почвообразования путем раздробления крупных частиц до коллоидных размеров, а также в результате соединения молекул и ионов до размеров коллоида. Содержание коллоидов в почве различно — от 1. . . 2 до 30. . . 40 % от массы почвы. • В воде они образуют коллоидные растворы или системы, состоящие из дисперсной фазы (массы коллоидных частиц) и дисперсионной среды (почвенного раствора).
Коллоиды Минеральные Органические Органоминеральные
• К. К. Гедройц выделил пять видов поглотительной способности почв: – механическую; – физико-химическую ( обменную); – химическую – биологическую
МЕХАНИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ • Это свойство почвы как пористого тела задерживать в своей толще различные частицы, находящиеся в воде, фильтрующейся через почву
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ • Связана со способностью живых организмов, населяющих почву, поглощать различные соединения и элементы.
ФИЗИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ • Способность почвы изменять (увеличивать или уменьшать) концентрацию молекул различных веществ у поверхности соприкосновения тонкодисперсных частиц с почвенным раствором.
ХИМИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ (ХЕМОСОРБЦИЯ) • Образование труднорастворимых соединений при взаимодействии отдельных компонентов почвы с образованием новой твердой фазы
• Из катионов, находящихся в почвах, чаще всего ТРУДНОРАСТВОРИМЫЕ соединения образуют катионы Са 2+, Mg 2+, Al 3+, Fe 3+, а среди анионов— СОз-, РО 4 -, SO 2 -.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ, ИЛИ ОБМЕННАЯ, ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ (ИОНООБМЕННАЯ СОРБЦИЯ) • Способность почвы обменивать ионы, находящиеся в компенсирующем слое коллоидов, на эквивалентное количество ионов почвенного раствора • Na+, K+, NH 4+, Ca 2+, Mg 2+, Al 3+, H+
• В зависимости от степени поглощения почвой катионы образуют следующий ряд: • Li+ < Na+ < NH 4+ < К+ < Rb+ < Cs+ < Mg 2+ <H+ < Ca 2+ <<Ba 2+<Al 3+<Fe 3+.
• • • М. Б. Минкин выделил пять последовательных стадий протекания реакций обмена катионов раствора на катионы ППК: • перемещение вытесняющего иона из объема раствора к поверхности ППК; • перемещение вытесняющего иона внутри твердой фазы ППК к точке обмена; • химическая реакция обмена катионов; • перемещение вытесненного иона внутри твердой фазы от точки обмена к поверхности ППК; • перемещение вытесненного иона от поверхности ППК в раствор.
• Емкость катионного обмена различных компонентов почвы варьирует в широких пределах • Компонент • • • • Монтмориллонит Вермикулит Каолинит Галлуазит Хлорит Мусковит Иллит Аллофаны Цеолиты Гидроксиды Fe и Аl (р. Н 8) Альбит Биотит Гуминовые кислоты Фульфокислоты Гумус в целом ЕКО, мг • экв/100 г почвы * ' 80. . . 150 100. . . 150 3. . . 15 5. . . 50 10… 40 10. . . 50 10. . . 40 50. . . 100. . . 300 0, 5. . . 1, 0 1 3 500. . . 900 700. . . 1200 200. . . 300
Размер частиц, мм ЕКО, мг-экв/100 г почвы 0, 25. . . 0, 005. . . 0, 001 15 0, 001. . . 0, 00025 37, 2 < 0, 00025 69, 9
Кислотность почвы • Реакцию среды относят к числу важнейших свойств почвы. Она обусловлена наличием в почвенном растворе водородных (Н+) и гидроксильных (ОН-) ионов и их соотношением. • Реакцию почвы характеризуют величиной р. Н, представляющей собой отрицательный логарифм активности ионов водорода. • При увеличении концентрации Н+ величина р. Н снижается, а когда концентрация Н+-ионов уменьшается, величина р. Н возрастает.
КИСЛОТНОСТЬ АКТУАЛЬНАЯ ОБМЕННАЯ H+ Переходит в водный раствор H+ Обменивается на Нейтральной соли (KCl, Na. Cl, NH 4 Cl) ГИДРОЛИТИЧЕСКАЯ H+ Вытесняется из ППК Na-уксуснокислым
• Органическое вещество, углекислый газ – увеличивает кислотность (p. H<7); • Ионы щелочноземельных металлов (Ca, Mg, Sr) – понижают кислотность (р. Н>7) • Кислотность увеличивается присутствии избытка Al 3+ в кислых почвах
• Емкость катионного обмена (ЕКО) – общее количество катионов, поглощенных почвой. • Выделяют: – Группу «оснований» - ионы Ca, Mg и др. Ca 2+ + 2 H 2 O → Ca(OH)2 + H 2↑ Ca(OH)2 ↔ Ca 2+ + 2 OHCa + Mg + Me II гр. – сумма поглощенных оснований (∑осн. ) – «Кислотную группу» - ионы H и Al (только в сильно кислых почвах р. Н < 4)
• ЕКО = ∑осн + Hгидролитич + Al 3+ • Если ЕКО = ∑осн , то почв насыщенна (основаниями). • ЕКО > ∑осн то почв ненасыщенна
Почвы ГУМИДНЫХ областей НЕНАСЫЩЕННЫ • Низкое плодородие Почвы АРИДНЫХ областей НАСЫЩЕННЫ • Более высокое плодородие
Ацидофильные растения • Вереск, клюква, багульник
Растения - базиофилы • Василек, горчак, подморенник
Растения - нейтрофилы • Сныть, мать-и-мачеха, земляника
Почвенный раствор - представляет собой жидкую фазу почвы, содержащую растворенные соли, органические и органоминеральные соединения, газы и коллоидные золи.
Роль почвенного раствора в питании растений
• В почвенном растворе вещества находятся в виде ионов, молекул или коллоидов. • Питание растений происходит через почвенный раствор.
• Катионы представлены Са 2+, Mg 2+, Na+, К+, NH 4, + Н+. • В сильнокислых почвах в почвенном растворе содержатся Al 3+, Fe 3+ и Мn 4+, в переувлажненных почвах — Fe 2+ и Мn 2+.
• Железо и алюминий, а также многие микроэлементы (Сu, Zn, Mn и др. ) в почвенных растворах находятся преимущественно в виде устойчивых комплексных соединений с органическими веществами. • Часть металлов представлена гидролизованными формами типа Ме(ОН)2 и Me (OH)2+.
• В верхней части профиля почвенные растворы обогащены органическим веществом, количество которого варьирует в пределах 100. . . 700 мг/л, а в лесных подстилках достигает 3. . . 4 г/л.
• Почвенные растворы имеющие кислую реакцию (р. Н 4. . . 5), содержат мало щелочных и щелочно-земельных металлов (2. . . 5 мг/л К+, 10. . . 30 мг/л Са 2+, 5. . . 10 мг/л Mg 2+), в них обязательно присутствуют кремний (10. . . 20 мг/л Si 02), железо (1. . . 10 мг/л Fe 2 O 3) и алюминий (5. . . 25 мг/л Аl 2 O 3) в подвижных формах.
• В почвах с нейтральной средой (около 7) содержится много Ca, Mg, K. • Из анионов преобладают карбонатионы (-CO 3). Присутствуют сульфатионы (-SO 4).
• В почвах с щелочной средой (> 7) в растворе содержатся Mg, Na, сульфаты и хлориды
Почвенный воздух • Совокупность газов почвы. • Воздух почвы существенно отличается от атмосферного прежде всего меньшим содержанием кислорода (17— 20%) и большим — углекислого газа (0, 1— 1, 0%). • Обеспечивает дыхание растений, животных и микроорганизмов.
• Кислород - поступает в почву из атмосферного воздуха; содержание его может меняться в зависимости от свойств самой почвы (её рыхлости, например), от количества организмов, использующих кислород для дыхания и процессов метаболизма;
• Углекислый газ образуется в результате дыхания организмов почвы, то есть в результате окисления органических веществ;
• Метан и его гомологи (пропан, бутан), образуются в результате разложения более длинных углеводородных цепей;
• Азот - более вероятно образование азота в виде более сложных соединений (например, мочевины).
Скачать презентацию ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ Почвенный раствор Почвенный воздух
ППК-Возд_Вода.ppt