Поглатительная способность почвы

Министерство  сельского хозяйства Российского  Федерации

 Федеральное  государственное  бюджетное образовательное учреждение 

высшего профессионального образования

Пермская  государственная сельскохозяйственная академия имени академика

Д. Н. Прянишникова

Факультет почвоведения агрохимии экологии и товароведения 
 

Кафедра почвоведения                        УДК 631.414 
 

Курсовая  работа 

по общему почвоведению на тему «Поглотительная способность почвы» 
 
 
 
 
 

Выполнил студент очного обучения

специальности «Почвоведение»

Гишин К.Н, группы ПЧ-21

Руководитель профессор Дьяков В.П. 
 
 

Пермь 2011

УДК 631.414

Гишин К.Н. Поглотительная способность почвы: Курсовая работа.  –  Пермь: ФГБОУ ВПО Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академия Д. Н. Прянишникова, 2011. – 37с.

В работе дан краткий обзор истории  изучения поглотительной способности  почв. Описаны виды поглотительной способности почв и их природа. Приведены  сведения о почвенных коллоидах  и их влияние на свойства почвы. Описаны  пути улучшения почвенного плодородия посредством изменения почвенного поглощающего комплекса некоторых  почв.

Библ. - 21, табл. - 3, рис. – 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание

Введение 

1. Поглотительная способность почвы                                                                        
2. Виды поглотительной способности почвы

2.1Механическая  поглотительная способность

2.2Биологическая  поглотительная способность

2.3Химическая  поглотительная способность

2.4Физическая  поглотительная способность

2.5Физико-химическая  поглотительная способность

3. Почвенные коллоиды
4. Свойство коллоидов
5. Поглощенные или обменные катионы
6. Поглощение почвами анионов
7. Поглощение почвами катионов
8. Кислотность и щелочность почв

8.1Кислотность почв

8.2Щелочность почв

9. Экологическое значение поглотительной способности почвы
10. Почвенно-поглотительный комплекс

Выводы

Библиографический список 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Почва представляет собой полидисперсную систему, состоящую из четырех фаз (твердой, жидкой, газообразной и живой). Газообразная, жидкая и живая фазы вследствие присущей им подвижности  обладают наибольшей изменчивостью. Твердая  фаза в целом значительно более  инертна, поскольку входящие в ее состав соединения большей частью нерастворимы в воде. Однако некоторая фаза твердой  фазы способна принимать участие  во многих быстро происходящих процессах  благодаря присущей ей большой удельной поверхности, которую, в свою очередь, зависит от размера частиц. Эту  долу твердой фазы принято выделять из общей массы почвы под общим  наименованием почвенного коллоидного  комплекса. В этот комплект по своим  физико-химическим свойствам должны быть и включены микроорганизмы.

Почвенный коллоидный комплекс, почвенный раствор  и почвенный воздух являются самыми изменчивыми компонентами почвы, которые, с одной стороны, оказывают наибольшее влияние на условия произрастания  растений, а с другой, - в наибольшей степени сами испытываем влияние  последних. 
 
 
 
 
 
 
 

1. Поглотительная  способность почв

Благодаря гетерогенности и многофазности  почв, большинство протекающих в  них процессов, включая питание  растений, миграцию и аккумуляцию  веществ и др., связано с перераспределением вещества  между фазами почвы. Поглощение газов, паров и растворенных веществ  твердыми телами и жидкостями называется сорбция. О существование сорбционных свойств почв знали давно. Однако современные представления  о сорбционных процессах в почвеи о еепоглотительной способности, развитые в работах К.К.Гедройца, Г.Вигнера, С.Маттсона, Е.Н.Гапона, А.Ф.Тюлина, Н.И.Горбунова и др., сформировались благодаря развитию представлений физической и коллоидной химии. Создание и развитие учения о почвенных коллоидах, составляющего один из важнейших разделов почвоведения, связано прежде всего с именем выдающегося ученого акад. К.К.Гедройца. Он начал свои исследования с разработки вопроса о так называемой поглотительной способности почв. Согласно Гедройцу, под поглотительной способностью следует понимать способность почвы задерживать  «содержания или части их, находящихся в растворенном состоянии, а также коллоидально распыленные частички минерального и органического вещества, живые микроорганизмы и грубые суспензии». Совокупность компонентов почвы, участвующих в процессах поглощения, К.К.Гедройц назвал почвенным поглощающим комплексом (ППК). Основную часть ППК составляют почвенные коллоиды. К.К.Гедройц  предложил различать пять видов поглотительной способности почвы: механическую, физическую, физико-химическую (обменную), химическую и биологическую. (А.Х. Газизуллин 2007) 
 
 

2. Виды  поглотительной способности почвы

В зависимости  от способа поглощения К.К.Гедройц  предложил различать пять видов  поглотительной способности почв: 1) механическую, 2) биологическую, 3) химическую, 4) физическую, 5) физико-химическую. Из этих пяти видов поглощения только физическая и физико-химическая связаны  с коллоидной частью почвы, остальные  виды объясняются иными причинами. (В.П. Коптева 1974)

1. Механическая поглотительная способность

Механическое  поглощение связано с пористостью  почвы, т.е. почвы задерживается взмученные с воды частички (суспензии). При  этом задерживается не только те частички, величина которых больше диаметра пор, но и меньшего размера, если они попадают в замкнутые или искривленные поры. Так происходит поглощение мелких твердых частичек – остатков органических веществ, водорослей, плазм бактерий, частиц фосфоритной муки и суперфосфата и т.п. Подобного рода суспензии  могут поступать в почву извне  или образовываться в самой почве  при ее естественном или искусственном  увлажнении. (В.П. Коптева 1974)

Механическая  поглотительная способность зависит  от гранулометрического состава почвы. Почвы тяжелые – глинистые и суглинистые, обладающие большой пористостью, имеют лучшую способность к поглощению, чем почвы песчаные и хрящеватые. Механическое поглощение имеет большое положительное значение, благодаря ему почва способна удерживать ценные элементы от выноса и глубокие горизонты, в том числе коллоидные частицы и микроорганизмы. Особенно велико значение механического поглощения в областях с обилием осадков и на почвах, искусственно и систематически орошаемых. На практике это свойство почв и рыхлых пород используется для очистки воды. При строительстве оросительных систем свойство почв поглощать твердые частицы используется для заиливания дна и стенок каналов в целях уменьшения потерь воды на фильтрацию (кольматирование каналов, водохранилищ). (А.Х. Газизуллин 2007) 

2. Биологическая поглотительная способность

Биологическая поглотительная способность связана  с жизнедеятельностью растений и  почвенных микроорганизмов, которые  избирательно поглощают из почвы  необходимые элементы минерального питания, переводят их в органическую форму и предохраняют тем самым  от выщелачивания. После отмирания  корней, растительных остатков и тел  микроорганизмов происходят их разложение и постепенная гумификация. Минерализация  и последующее использование  растениями ранее закрепленного  в почве в органической форме  азота, фосфора и серы протекают довольно медленными темпами. Интенсивность биологического поглощения зависит от аэрации, влажности и других свойств почвы, от количества и состава органического вещества, служащего источником пищи и энергетического материала для преобладающих в почве гетеротрофных микроорганизмов. Внесение в почву значительного количества бедного азотом органического вещества (соломы или соломистого навоза) вызывает быстрое размножение микроорганизмов, сопровождающееся интенсивным биологическим, закреплением минеральных форм азота, что приводит к ухудшению азотного питания растений и снижению урожая. В то же время биологическое поглощение способствует закреплению нитратного азота, который никаким другим путем в почве не удерживается и может вымываться, особенно на легких почвах в зонах достаточного увлажнения и орошаемого земледелия. (В.П. Коптева 1974) 
 

3. Химическая  поглотительная способность

Химическая  поглотительная способность связана  с образованием нерастворимых и  труднорастворимых в воде соединений в результате химических реакций  между отдельными растворимыми солями в почве (ионами в почвенном растворе). Особую роль химическое поглощение играет в превращении фосфора в почве. При внесении водорастворимых фосфорных удобрений — суперфосфата, содержащего фосфор в виде монокальцийфосфата Са(H₂PO₄)₂, аммофоса NH₄H₂PO₄ и др. Химическое поглощение (фиксация) фосфора обусловливает слабую подвижность его в почве и снижает доступность растениям этого элемента из внесенных в почву легкорастворимых форм удобрений. По способности к фиксации фосфора почвы располагаются в следующем порядке: красноземы далее дерново-подзолистые почвы далее сероземы далее черноземы. Химическое поглощение является чисто химическая реакция обмена солей в растворе, в результате которого образуется труднорастворимые  соли, выпадающие в осадок и удерживаемые затем почвой механическим путем. Оно может происходить и в этом случае, когда анноны почвенного раствора дают нерастворимые соединения с катионами поверхностных слоев коллоидных частиц. (В.П. Коптева 1974)

Процессы  химического поглощения в почвах особенно широко развиты по отношению  к растворимым фосфатам (фосфат –  иона H₂PO^-4) В зависимости от свойств почвы процессы поглощения фосфатов протекают по-разному. В почвах   нейтральных, насыщенных основаниями и содержащих некоторое количество свободных карбонатов и бикарбонатов кальция, процесс превращения монокальция-фосфата протекает по следующей схеме:

Ca (H₂PO₄)₂+Ca (HCO₃)₂+4H₂O=2CaHPO₄·2H₂O+2H₂CO₃илиCa (H₂PO₄)₂+2Ca (HCO₃)₂=Ca₃ (PO₄)₂+4H₂CO₃

В почвах кислых, не насыщенных основаниями, фосфорная  кислота растворимых фосфатов осаждается главным образом в виде фосфатов железа и алюминия, т.е. соединений малорастворимых, в условиях слабокислой среды  и труднодоступных для растений. Схематически этот процесс превращения  можно представить в следующем  виде:

Fe (OH) ₃+H₃PO₄→FePO₄+3H₂O,

Al (OH) ₃+ H₃PO₄→Al PO₄+3H₂O

Закрепление фосфат-иона железом и алюминием  характерно для дерново-подзолистых, болотных почв, красноземов и желтоземов.

Кроме анионов (H₂PO₄^-, HPO₄^-2, PO₄^-3) в почве химически могут поглощаться анионы SO₄^-2, CO₃^-2 и катионы Сa⁺², Mg⁺², Fe⁺³, Al⁺³.

Не все  растворимые минеральные соединения могут химически поглощаться  почвой, так все соли азотной кислоты  принадлежат к легко растворимым  соединениям, но они относятся к числу химически не поглощаемых. При внесении в почву различных видов удобрений следует учитывать свойства почвы, состав удобрений и возможность их химического поглощения. (В.П. Коптева 1974) 

4. Физическая  поглотительная способность, или молекулярная адсорбция

Сущность  этого вида поглощения определяется способность, главным образом, коллоидной части почвы поглощать из раствора целые молекулы газов, воды и растворенных в ней соединений. Поглощение целых  молекул отдельных веществ связано  с притяжением и концентрацией  их вокруг твердой почвенной частицы (у поверхности коллоида).

Это явление  происходит на границе раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды, и  объясняться избыточной энергией молекул  поверхностного слоя и дисперсной фазы. Сила притяжения молекул дисперсной фазы столь велика, что может достигать 10000 атмосфер и более. При этом виде поглощения молекулы газов, воды и электролитов не вступает в химические реакции  с коллоидами, происходит их чисто  физическое поглощение. Этот вид поглощения называют физической или молекулярной абсорбцией (например, молекулы парообразной воды скапливается, и облегают сплошным слоем твердых почвенных частиц, таким же образом поглощаются молекулы органических веществ). Благодаря молекулярной абсорбции почва может задерживать аммиак, образующийся при биохимических процессах или искусственно внесенный. Молекулярная абсорбция подразделяется на два вида: положительную и отрицательную.  В том случае, когда молекула того или иного вещества притягивается коллоидными частицами из раствора, концентрируясь у самой их поверхности, происходит положительная адсорбция. Но есть соединения, молекулы которых не поглощаются или весьма плохо поглощаются. В этом случае происходит отрицательная адсорбция. К числу отрицательно адсорбируемых соединений относятся хлориды и нитраты. Это свойства следует учитывать при внесении их в качестве удобрений. Почвы суглинистые и глинистые и большим содержанием гумуса обладают повышенной молекулярной адсорбцией по сравнению с почвами легкого гранулометрического состава. (А.Х. Газизуллин 2007)