Основные характеристики состава и свойств почв

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОСТАВА И СВОЙСТВ ПОЧВ

 

Каждая почва состоит  из органических, минеральных и органоминеральных  комплексных соединений. Основным источником минеральных соединений в почвах являются почвообразующие породы. Минеральное  вещество составляет 80-90% всего веса почвы.

 

Органические соединения почвы формируются в результате жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. В процессе почвообразования происходит накопление органического  вещества на поверхности почвы и  в ее верхних горизонтах. Разное соотношение процессов поступления  растительных и животных остатков в  почву и процессов их преобразования, а также разная напряженность  этих процессов приводят к тому, что характер горизонтов накопления органического вещества отличается большим разнообразием.

 

Растительные и животные остатки, попадая в почву, претерпевают сложные изменения. Часть их полностью  распадается до углекислоты, воды и  простых солей (процесс минерализации). Другая часть преобразуется в  сложные новые специфические  органические вещества самой почвы  — гумусовые вещества (процесс  гумификации). Совокупность же специфических  и неспецифических органических веществ почв, растительных и животных остатков разной степени разложения, кроме тех, которые еще не утратили тканевого строения, получила название гумуса, или перегноя.

 

Гумусовые вещества почвы  состоят из гуминовых кислот, фульвокислот и гумина. Соотношения между ними определяют качественную характеристику гумуса разных типов почв. Обычно учитывается  прежде всего отношение углерода гуминовых кислот (Сг) к углероду фульвокислот (Сф). В том случае, когда  это отношение меньше 1, гумус  фульватный; когда отношение Сг: Сф больше 1 — гумус гуматный.

 

Почвенные горизонты обычно характеризуются содержанием гумуса в процентах. Перегнойные и торфяные горизонты характеризуются потерей  при прокаливании. Потеря при прокаливании — убыль в весе почвы при  нагревании ее до 450-500°С при свободном  доступе воздуха за счет потери воды и органических веществ — выражается также в процентах.

 

Следующей важной характеристикой  химических свойств почв является степень  их кислотности. Она определяется в  суспензиях, полученных при взбалтывании почв с водой (актуальная кислотность) или раствором КCl ( обменная кислотность), и выражается в единицах pH. По величине степени кислотности различают  кислые, нейтральные и щелочные почвы. В зависимости от степени кислотности  определяют нуждаемость почв в известковании  или гипсовании и нормы внесения извести и гипса.

 

Одной из важнейших сторон почвообразования является образование  почвенных коллоидов и формирование почвенного поглощающего комплекса, способного удерживать катионы кальция, магния, натрия, калия, аммония, алюминия, железа и водорода в обменном и необменном состоянии.

 

Общее количество поглощенных  оснований Са**, Mg**, Na*, К*, NH4 называют суммой поглощенных оснований. Эту  величину выражают в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы (мг-экв на 100 г почвы). Суммарное количество всех обменных катионов называют емкостью поглощения или емкостью обмена и также выражают в миллиграмм-эквивалентах на 100 г  почвы. Такие же характеристики имеет  поглощение почвами анионов —  Сl'1, NO'3, SO'4, РО'4, OH'.

 

Наличие в составе поглощенных  катионов водорода и алюминия обусловливает  гидролитическую кислотность почв, величина которой также выражается в мг-экв на 100 г почвы. Отношение  суммы поглощенных оснований  к величине суммы поглощенных  оснований плюс гидролитическая  кислотность, выраженное в процентах, называют степенью насыщенности почв основаниями или насыщенностью. По величине степени насыщенности почв основаниями решают вопрос о нуждаемости  почв в известковании, необходимых  количествах извести и о формах внесения минеральных удобрений.

 

Одна из основных характеристик  вещественного состава минеральной  части почвы и его изменения  в результате почвообразования может  быть получена в итоге определения  валового состава. Основные компоненты минеральной части почв — SiO2 —  окись кремния (кремнекислота, кремнезем) и R2O3 — полуторные окислы. По изменению  их содержания в профилях почв, сформированных на однородных, неслоистых породах, можно  судить о наличии или отсутствии дифференциации почвенного профиля. Это  прослеживается как по изменению  абсолютного содержания окислов  в разных горизонтах почвы (%SiO2, %R2O3), так и по изменению молекулярных отношений SiO2 : R2O3.

 

По количеству подвижных (доступных для питания растений) соединений азота, фосфора, калия оценивают  естественное плодородие почв. Содержание этих соединений выражают в миллиграммах на 100 г сухой почвы. На основании  данных о содержании подвижных соединений азота, фосфора, калия определяются нормы внесения минеральных удобрений  — аммиачного азота, калийных и фосфорных  удобрений.

 

В южных и юго-восточных  районах нашей страны в почвах часто накапливаются водно-растворимые  соли минеральных кислот, таких, как  угольная (Na2CO3, CaCO3, MgCO3, NaHCO3), соляная (NaCl, СаСl2, MgCl2), серная (Na2SO4, CaSO4, MgSО4) и др. По степени растворимости в воде простые соли делятся на мало-, средне- и легкорастворимые. Малорастворимые  соли в почвах — MgCO3 и СаСO3 — карбонаты  кальция и магния, среднерастворимая  соль — CaSO4 2Н2O — гипс, остальные соли относятся к легкорастворимым. Легкорастворимые соли в концентрациях более 0,25% токсичны для растений.

 

Обычно в профиле незасоленных почв соли распределяются в соответствии с их растворимостью. Легкорастворимые соли выносятся за пределы почвенного профиля, среднерастворимая соль —  гипс появляется на значительной глубине (150-200 см), и несколько выше по профилю  залегают малорастворимые соли —  карбонаты.

 

Глубина и характер выделения  солей учитываются при диагностике  почв. В засоленных почвах легкорастворимые соли подтягиваются к поверхности. Морфологически засоление почв определяют в поле по выцветам легкорастворимых солей. Степень засоления почв определяется в лабораторных условиях путем анализа  водной вытяжки. Для получения последней  навеску почвы заливают определенным количеством специально очищенной  воды и взбалтывают — легкорастворимые соли переходят в раствор. В полученном растворе определяют общее содержание солей по величине плотного остатка  и состав солей.

 

Содержание в почвах карбонатов также является диагностическим  признаком. В поле глубину залегания  невидимых на глаз выделений карбонатов определяют элементарной химической реакцией. На небольшой образец почвы наносят  несколько капель разбавленной минеральной  кислоты. Обычно применяют 5- 10%-ную соляную  кислоту. В случае присутствия карбонатов в почве протекает реакция  между ними и кислотой с выделением пузырьков углекислоты, происходит так называемое вскипание почвы. При невысоком содержании карбонатов отмечается лишь слабое потрескивание.

 

Наряду с химическими  свойствами важную роль в жизни почвы  играют ее водно-физические свойства, такие, как водопроницаемость, влагоемкость, аэрация почвы и др.

 

Аэрация почвы в большой  степени зависит от поступления  воздуха, особенно кислорода, из атмосферы  в поры почвы. Приток воздуха определяется в значительной мере порозностью  почвы, т. е. объемом пор, заполненных  почвенным воздухом (или почвенным  раствором).

 

Поступление влаги в почву  складывается из впитывания при частичном  заполнении пор водой и фильтрации воды. Совокупность этих явлений объединяется понятием «водопроницаемость почвы». По скорости впитывания воды различают  почвы хорошо-, средне- и слабоводопроницаемые. Фильтрация почвы, т. е. нисходящее передвижение влаги в почве или грунте при  заполнении всех пор водой, зависит  от многих факторов: механического  состава, водопрочности агрегатов, плотности, сложения.

 

Количество воды, характеризующее  водоудерживающую способность почвы, называют влагоемкостью. В зависимости  от сил, удерживающих влагу в почве, различают максимальную адсорбционную  влагоемкость (влага, которая удерживается па поверхности частиц под действием  сорбционных сил), капиллярную (запас  воды, удерживаемый капиллярными силами), наименьшую (полевую) и полную влагоемкость или водовместимость (содержание воды в почве при заполнении всех пор  водой).

 

С капиллярной влагоемкостью  связано важное в агрономической науке понятие капиллярной каймы. Капиллярной каймой называется весь слой влаги между уровнем грунтовых  вод и верхней границей фронта смачивания почвы.

 

Наименьшая (полевая) влагоемкость — это количество влаги, которое  сохраняется в почве (или грунте) при отсутствии капиллярного подтока  после стенания избыточной гравитационной воды. Это максимальное количество воды, удерживаемое почвой в естественных условиях при отсутствии испарения  и притока воды извне. Влагоемкость почвы зависит от механического, химического, минералогического состава  почвы, ее плотности, пористости и т. д.

 

Аэрация, водопроницаемость, влагоемкость и другие водно-физические свойства почвы являются важными  почвенными характеристиками, влияющими  на плодородие почвы, ее хозяйственную  ценность.

 

 

ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВ

 

совокупность органических соединений и материалов различного происхождения. К органическое вещество почв в. п. относятся органические остатки  растительного, животного и микробного происхождения (корни, листья, стебли, кора, копролиты)на разных стадиях разложения, а также продукты их распада. Вносимые в почву природные органические удобрения (навоз, помет, торф, сапропель  и т. п.) тоже относятся к органическое вещество почв в. п. Особую группу органическое вещество почв в. п. составляют пестициды, нефть и нефтепродукты, полициклические  ароматические углеводороды и др. подобные вещества.

 

Органическое вещество почв  - сложная система разнообразных  веществ, находящихся в динамическом состоянии. Органическое вещество поступает  в лесные почвы преимущественно  двумя путями:1) в виде корневых выделений  и разлагающихся корней, 2) в виде лесного опада и отпада. Одни органические вещества под влиянием микроорганизмов  и в результате биохимических  реакций наиболее подвержены быстрым  преобразованиям и представляют активный пул трансформируемого  органическое вещество почв в. п.; др. относительно трудно поддаются превращениям, образуя пассивный пул трансформируемого органическое вещество почв в. п.; а третьи в данных биоклиматических условиях вообще не подвержены изменениям и составляют инертный пул гумуса. Органическая часть лесных почв представлена лесной подстилкой, гумусом и торфом. Лесная подстилка состоит из верхнего листового слоя (A0L), под ним находится ферментативный слой (A0F), в котором идет наиболее активная переработка органических остатков, потеря их исходной формы. В хвойных лесах ниже залегает гумусовый слой подстилки (A0H), состоящий из сильно разложившихся остатков и продуктов их гумификации (превращения органических соединений различного происхождения в гуминовые вещества). Поступление надземной биологической массы в слой подстилки происходит в виде лиственного и хвойного опада, трав, остатков насекомых, органического вещества, образуемого мхами и однолетними растениями, произрастающими в данной экологической системе. Толщина слоя подстилки зависит от баланса между поступлением и распадом. Скорость последнего зависит от типов растений (хвойная подстилка более устойчива к разложению, чем лиственная) и от физических и химических свойств почвы.

 

Гумус -- совокупность всех органических соединений в почвенном профиле, утративших связь с элементами структурной  организации клеток и тканей. Гумус  является сугубо почвенным образованием. В минеральных почвах он на 85--90 % состоит из собственно гумусовых  веществ и на 10--15 % -- из органических соединений индивидуальной природы. Для  обобщенной характеристики органическое вещество почв в. п. применяется система  показателей гумусного состояния  Л. А. Гришиной и Д. С. Орлова (1978), оценивающая  уровни содержания и запасов органическое вещество почв в. п., его профильное распределение, обогащенность азотом, степень гумификации, типы гумусовых  кислот, их фракционный состав и  некоторые др. особыепризнаки.

 

Гуминовые (гумусовые) вещества – полидисперсные высокомолекулярные органические азотсодержащие соединения нерегулярной структуры, характеризующиеся  высокой биохимической и термодинамической  устойчивостью. В отличие от гумуса они могут формироваться не только в почвах, но и в др. природных  объектах: углях,

 

торфах, сапропелях, лечебных грязях, компостах и др.

 

Гуминовые вещества в зависимости  от их растворимостив минеральных кислотах и щелочах разделяются на три  основные группы: гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумин. Гуминовые  кислоты имеют темно бурую, а  в сухом состоянии почти черную окраску. Растворяются и извлекаются  из почв щелочными растворами, выпадают в осадок после подкисления раствора до pH 1--2.

 

К фульвокислотам относят  всю совокупность кислоторастворимых органических веществ, остающихся в  растворе после осаждения гуминовых  кислот. Гумин не растворяется ни в  растворах кислот, ни в растворах  оснований.

 

Торф -- органический материал, представленный остатками преимущественно  болотной растительности.

 

Торф содержит некоторое  количество гуминовых веществ, однако в нем преобладают малоразложившиеся  растительные компоненты, не утратившие признаков тканей.

 

Лит.: Кононова, М. М. Органическое вещество почвы, его природа, свойства и методы изучения. -- М., 1963; Гришина, Л. А. Гумусообразование и гумусное состояние почв. -- М., 1986; Тейт, Р. Органическое вещество почвы. -- М., 1991; Орлов, Д. С., Бирюкова, органическое вещество почв Н., Суханова, Н. И. Органическое вещество почв Российской Федерации. -- М., 1996.