Химический состав почв

Химический  состав почв

Химический  состав почвы является отражением элементарного состава всех геосфер, принимающих участие в формировании почвы. Поэтому в состав всякой почвы входят те элементы, которые распространены или встречаются как в литосфере, так и в гидро-, атмо- и биосфере.

В состав почв входят почти все элементы периодической  системы Менделеева. Однако подавляющее их большинство встречается в почвах в очень малых количествах, поэтому в практике приходится иметь дело всего с 15 элементами. К ним принадлежат прежде всего четыре элемента органогена, т. е. С, N, О и Н, как входящие в состав органических веществ, затем из неметаллов S, Р, Si и С1, а из металлов Na, К, Са, Mg, AI, Fe и Мn.

Перечисленные 15 элементов, составляя основу химического со­става литосферы в целом, в то же время  входят в зольную часть растительных и животных остатков, которая, в свою очередь, образуется за счет элементов, рассеянных в массе почвы. Количественное содержание в почве этих элементов различно: на первое место надо поставить О и Si, на второе — А1 и Fe, на третье — Са и Mg, а затем — К и все остальные.

Нормальный  рост растений обусловлен содержанием в  почве доступных  форм зольных элементов  и азота. Обычно растения усваивают из почвы N, Р, К, S, Са, Mg, Fe, Na, Si в достаточно больших количествах и эти элементы называются макроэлементами, а В, Mn, Mo, Сu, Zn, Со, F используются в ничтожных количествах и называются микроэлементами. К важнейшим из них относятся элементы, без которых невозможно образование белков,— N, Р, S, Fe, Mg; такие элементы, как К, Сu, Mg, Na, оказывают огромное влияние на регуляцию работы клеток и формирование различных тканей растений.

Элементы  питания, содержащиеся в почвах, находятся в различных минеральных и органических соединениях, и запасы их обычно значительно превышают ежегодную потребность. Однако большая часть их находится в форме, не доступной для растений: азот — в органическом веществе, фосфор — в фосфатах, железо, алюминий, кальций, калий — в поглощенном состоянии, кальций и магний — в форме карбонатов, т. е. в не растворимой в воде форме. Процесс усвоения растениями элементов питания происходит благодаря обменному поглощению. Формы соединений и биологическое значение химических элементов различны. Элементы входят в состав почв в форме различных химических соединений, характеризующих тип почвы, и имеют разное биологическое значение.

Кислород в свободном состоянии находится в почвенном воздухе, а в связанном входит в состав воды, окислов, гидратов, кислородных кислот и их солей. Он имеет важное значение, как элемент, необходимый для дыхания растений и животных, и как элемент-органоген.

Кремний входит в состав силикатов, т. е. солей кремниевых, алюмокремниевых и феррокремниевых кислот, а также встречается в виде кремнезема, как кристаллического (кварц), так и аморфного. Биологическое значение кремния не выяснено, но он всегда содержится в золе растений (в особенности камыша и тростника) и, по-видимому, необходим для образования клеток и тканей более твердых частей организмов.

Алюминий входит в состав алюмосиликатов, глинозема и гидратов глинозема. Биологического значения он не имеет.

Железо входит в состав ферросиликатов и других солей, как окисных, так и закисных, а также в состав гидратов железа. Биологическое значение его велико: с ним связано образование хлорофилла в зеленых растениях.

Кальций встречается преимущественно в виде солей разных кислот, чаще всего угольной. Он очень важен для растений, так как входит в состав стеблей, и обычно находится в растительных клетках в виде кристаллов щавелевокислого кальция.

Магний, как и кальций, встречается в виде аналогичных соединений. Он важен для растений, так как входит в состав хлорофилла.

Натрий  и калий входят в состав солей различных кислот, причем натрий биологического значения не имеет, тогда как калий является одним из основных элементов питания растений и, в частности, играет большую роль в крахмалообразовании.

Фосфор входит в состав почвы в виде фосфатов и в виде различных органических соединений. Он содержится в ядре растительных клеток. Известно, что недостаток в почве фосфора отражается на качестве зерна. Он является одним из основных питательных элементов и необходим для развития растений так же, как и азот.

Азот — исключительно важный для питания растений, элемент- органоген, входящий в состав молекулы белков основы растительной и животной клетки, Встречается в почве в форме различных органических соединений, аммиачных солей и солей азотной и азотистой кислот.

Сера также входит в состав молекулы белков. В почвах встречается в форме сульфатов, сернистых солей, сероводорода и различных органических соединений.

Водород важен для растений как органоген. Входит в состав воды, гидратов, разнообразных свободных кислот и их кислых солей.

Хлор  биологического значения не имеет. В почве встречается в виде хлористых солей.

Углерод входит в состав растительных остатков и составляет в среднем 45 % их массы. Как основа всех органических соединений он имеет исключительно большое значение. Встречается в почве также и в форме минеральных соединений углекислого газа и солей угольной кислоты.

Марганец, как предполагают, играет роль катализатора. Определенное биологическое значение имеют также и многие другие химические элементы, встречающиеся в почвах в очень малых количествах (например, медь, цинк, фтор, бор и другие), так называемые микроэлементы. Некоторые из них используются в качестве минеральных удобрений.

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА  РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ 

«МИЧУРИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

                                                                                                               КАФЕДРА ХИМИИ 
 
 

Реферат

«Химический состав почв». 
 
 
 

Выполнила:

студентка группы ТОБ14ТР

Бакшевникова Раиса. 
 

Мичуринск –  Наукоград.

2011

Содержание 
 
 

Введение………………………………………………………………………………………………………..3 

Содержание химических элементов в породах и почвах…………………………….4 

 Формы соединений  химических элементов в почвах и их доступность растениям…………………………………………………………………………………………………………4 

 Химические соединения  в почве……………………………………………………………………9 

Заключение………………………………………………………………………………………………………14 

Библиографический список……………………………………………………………………………..15 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

  Почва состоит из минеральных, органических и органо-минеральных веществ. По химическому составу она существенно отличается от исходных почвообразующих пород.

  Главные особенности химического состава почвы - присутствие органических веществ и в их составе специфической группы - гумусовых веществ, разнообразие форм соединений отдельных элементов и непостоянство (динамичность) состава во времени

  Источник минеральных соединений почвы - горные породы, из которых слагается твердая оболочка земной коры литосфера. Органические вещества поступают в почву в результате жизнедеятельности растительных и животных организмов, населяющих почву. Взаимодействие минеральных и органических веществ создает сложный комплекс органо - минеральных соединений почв.

  Минеральная часть составляет 80 - 90 % и более массы почв и только в органогенных почвах снижается до 10 % и менее.

  В составе почв обнаружены почти все известные химические элементы. Средние цифры, показывающие содержание отдельных элементов в литосфере и почвах, по предложению академика А. Е. Ферсмана стали называть кларками (в честь американского геохимика Ф. У. Кларка, впервые вычислившего в 1889 г. Средний химический состав земной коры). Изучение почв с геохимической точки зрения было начато академиком В.И. Вернадским в 1911 г. 
 
 
 
 
 

Содержание  химических элементов

 Содержание отдельных химических элементов в почве (в весовых процентах)

А. П. Виноградов:

O - 49,0 Mg - 0,63

 Si - 33,0 C - 2,00

Al - 7,13 S - 0,085

Fe - 3,80 P - 0,08

Na - 0,63 Cl - 0,01

 Ca - 1,36 N - 0,10

 K - 1,36 Mn - 0,085 

Формы соединений химических элементов

Химические  элементы находятся  в почвах в различных  соединениях.

 Кислород. Входит в большинство первичных и вторичных минералов почв, является одним из основных элементов органических веществ и воды.

 Кремний. Наиболее распространенное соединение кремния в почвах - кварц (SiO2). Кремний входит также в состав силикатов. При их разрушении в результате выветривания и почвообразования кремнезем переходит в раствор в форме анионов орто- и метакремниевых кислот [ (SiO4)4- n (SiO3)2- ], силикатов натрия и калия, частично в форме золя. Одна часть растворенного кремнезема вымывается из почвы, другая осаждается (при кислой реакции) в виде гелей (SiO2 . n H2O) - аморфных осадков, которые, теряя воду, могут переходить в кварц вторичного происхождения. Взаимодействуя с основаниями полутороокисями, истинно растворенный и коллоидный кремнезем образует вторичные силикаты.

Алюминий. Находится в почве в составе первичных и вторичных минералов в форме органо - минеральных комплексов и в поглощенном состоянии (в кислых почвах). При разрушении первичных и вторичных минералов, содержащих алюминий, освобождается его гидроокись, значительная часть которой при выветривании остается на месте (как малоподвижная) и лишь частично переходит в раствор в виде золя. При слабощелочной реакции гидроокись, алюминия полностью выпадает в виде коллоидных осадков - гелей (Al2O3 . n H2O), переходящих при кристаллизации во вторичные минералы - гиббсит (Al2O3 . 3H2O), бемит (Al2O3 . H2O).

В кислой среде (рН<5) гидроокись алюминия становится более подвижной и алюминий появляется в почвенном растворе в виде ионовAl(OH)2+, что отрицательно сказывается на росте растений.

Водорастворимая и коллоидная гидроокись алюминия, взаимодействуя с органическим кислотами, образует подвижные комплексные соединения, в форме которых может перемешаться по профилю почвы.

Железо. Элемент, необходимый для жизни растений, без него не образуется хлорофилла. В почвах оно встречается в составе первичных и вторичных минералов-силикатов, в виде гидроокисей и окисей, простых солей, в поглощенном состоянии, а также в составе органо-минеральных комплексов.

В результате выветривания минералов, содержащих железо, освобождается  его гидроокись - малоподвижное соединение, выпадающие в форме аморфного  геля Fe2O3.nH2O

И переходящее при кристаллизации в гетит и гидрогетит Fe2O3 . H2O, Fe2O3 . 3H2O.

  Только в сильно кислой среде (рН<3) подвижность гидроокиси железа увеличивается, и в почвенном растворе появляются ионы железаFe3+. В восстановительных условиях окисное железо переходит в закисное с образованием растворимых соединений FeCO3,Fe(HCO3)2, FeSO4, доступных растениям. Повышенная растворимость соединений железа угнетает растения. На почвах нейтральных и щелочных с ярко выраженными окислительными процессами растения могут испытывать недостаток железа, что внешне проявляется как хлороз. Гидроокись железа, так же как и гидроокись алюминия, может образовывать с органическими кислотами подвижные формы комплексных соединений, способных перемещаться по профилю почвы.

 Азот. Входит в состав всех белковых веществ, содержится в хлорофилле, нуклеиновых кислотах, фосфатидах и многих других органических веществах живой клетки.

 Основная масса почв сосредоточена в органическом веществе. Количество азота находится в прямой зависимости от содержания в почве органического вещества, и, прежде всего гумуса. В большинстве почв этот элемент составляет одну сороковую - одну двадцатую гумуса. Накопление азота в почве обусловлено биологической аккумуляцией его из атмосферы. В почвообразующих породах азота очень мало. Азот доступен растениям главным образом в форме аммония, нитратов, нитритов, которые образуются при разложении азотистых органических веществ. Нитриты практически не содержатся в почве. Аммонийный и нитратный азот - основная форма азотистых соединений, которыми питаются растения.

Ион NH4 легко поглощается  почвой с частичным переходом  в необменное (фиксированное) состояние. Ион NO3 находится преимущественно  в почвенном растворе и легко  используется растениями. Во влажных  районах нитраты подвержены вымыванию, особенно в паровом поле. Обеспеченность растений азотом зависит от скорости разложения органических веществ. Однако нельзя получать высокие урожаи только благодаря мобилизации природных  запасов азота даже на богатых  гумусом почвах. По содержанию в  растениях он занимает первое место  из элементов питания, получаемых из почвы. Поэтому высокая потребность  растений в азоте требует пополнения его запасов в почве.