Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Билет №15
2. Основные характеристики ППК, ёмкость поглощения коллоидов, состав поглощающих катионов, сумма обменных оснований, степень насыщенности почв основаниями.
Почвенный поглощающий комплекс
— коллоидный комплекс, совокупность нерастворимых в воде мелкодисперсных соединений, которые делятся на адсорбенты-коллоиды (минеральные, органические и органоминеральные соединения) и адсорбируемые вещества (катионы и анионы), образовавшихся в процессе формирования почвы и частично унаследованных от материнской породы.
— вся совокупность компонентов почвы, обладающих ионообменной способностью.
— общее количество катионов одного рода, удерживаемых почвой в обменном состоянии при стандартных условиях и способных к обмену на катионы взаимодействующего с почвой раствора.
Минеральная часть П. п. к. состоит из соединений SiO2, Al2O3, Fe2Oз и продуктов синтеза их коллоидных гидратов, образующихся вследствие взаимной коагуляции. В органическую часть входят гумусовые вещества в свободном или почти свободном состоянии и соли гуминовых кислот и фульвокислот. Состав, свойства и устойчивость её зависят от условий образования и развития почвы. Органическая часть обладает большей подвижностью (легко вымывается из почвы) по сравнению с минеральной; количество её является важным классификационным признаком почв. Органо-минеральная часть содержит соединения типа хелатов и адсорбционные соединения гуминовых кислот и фульвокислот с частицами глинистых минералов.
П. п. к., особенно его коллоидная фракция с диаметром частиц менее 0,1 мк, определяет поглотительную способность почвы. С увеличением дисперсности почвы возрастают её удельная поверхность и поверхностная энергия, что повышает химическую активность и ёмкость обмена. Фракции от 0,1 до 5 мк для явлений ионного обмена имеют меньшее значение, а частицы крупнее 5 мк в нём не участвуют.
П. п. к. играет существенную роль в почвообразовательных процессах, в эволюции и генезисе почв. Многие свойства почвы, которые определяют уровень почвенного плодородия (сложение, физико-химические свойства, водный, воздушный, микробиологический и питательный режимы), в значительной мере зависят от природы и состава П. п. к. Поэтому исследования П. п. к. имеют важное значение для разработки наиболее эффективных приёмов улучшения земель.
Почвенный поглощающий комплекс — высокодисперсная минеральная и органическая часть почвы, обусловливающая ее поглотительную и обменную способность.
Входящие в состав ППК ионы носят название обменных или поглощённых. Характеристикой ППК является ёмкость катионного обмена (ЕКО) (оно же - ёмкость поглощения коллоидов по предложению академика К. К. Гейдройца) — общее количество обменных катионов одного рода, удерживаемых почвой в стандартном состоянии — а также сумма обменных катионов, характеризующая природное состояние почвы и не всегда совпадающая с ЕКО; Максимальное количество поглощённых катионов, способных к обмену на другие катионы.
Зависит от содержания в почве коллоидной и пред-коллоидной фракций, строения их поверхности, природы почвенного поглощения-нального комплекса, реакции среды:
а) при увеличении степени дисперсности частиц емкость поглощения повышается;
б) органическая часть обладает значительно большей емкостью поглощения, чем минеральная;
в) монтморилонитова группа глин обладает очень высокой емкостью поглощения;
г) с повышением рН увеличивается емкость поглощения.
Емкость поглощения почв колеблется от 5-10 до 50-60 мг-экв/100 г почвы, зависит от его гранскладу, рН, содержания гумуса (т.е. содержания коллоидов), минералогического состава.
Величину ёмкости выражают в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы или её фракции. Обменные катионы – это катионы, поглощенные высокодисперсной частью почвы, способны к обмену. Максимальное количество обменных катионов, которые могут быть поглощены почвой из солевого раствора, называют емкостью поглощения катионов почвой. Величина емкости поглощения зависит от содержания коллоидов, а следовательно, от механического состава почвы и содержания гумуса.
Отношения между обменными катионами ППК не совпадают с отношениями между теми же катионами в почвенном растворе, то есть ионный обмен протекает селективно. Предпочтительнее поглощаются катионы с более высоким зарядом, а при их равенстве — с большей атомной массой, хотя свойства компонентов ППК могут несколько нарушать эту закономерность.
Обменные катионы являются одним из непосредственных источников минерального питания растений, состав ППК отражается на образовании органоминеральных соединений, структуре почвы и её кислотности.
Большой емкостью поглощения обладают суглинистые и глинистые черноземы, солонцы, луговые и болотные почвы. Емкость поглощения в этих почвах достигает 50—60 мг-экв. и более на 100 г почвы.
В состав обменных катионов отрицательно заряженных коллоидов почвы входят Са2+, Мg2+, К+, Na+,Н+, А13+, Fе2+.
В ППК дерново-подзолистых почв, красноземов и желтоземов входят катионы Са2+, Мg2+, Н+, А13+ , в черноземных почвах в поглощенном состоянии находится Са2+ и Мg2+; в почвах засушливых областей — каштановых, солонцах — состав поглощенных катионов представлен Са2+, Мg2+,Na+. Поглощенный К+ встречается во всех типах почв, но в малых количествах.
В зависимости от состава обменных катионов академик К. К. Гедройц все почвы подразделил на насыщенные основаниями и ненасыщенные.
К почвам, насыщенным основаниями, относятся почвы, ППК которых содержит одни поглощенные основания: Са2+, Мg2+, Na+; к ненасыщенным — почвы, ППК которых не полностью насыщен основаниями, в нем содержатся ионы Н+ и А13+.
Количество поглощенных оснований принято называть суммой поглощенных (обменных) оснований, которая выражается в мг*экв. на 100 г почвы. Насыщенность основаниями у почв различных типов неодинакова. Она будет близка к полной (100%) у черноземных и каштановых и неполной (30—60%) у почв ненасыщенных — дерново-подзолистых, красноземов и желтоземов и др. Степенью насыщенности почв основаниями (V) называется отношение суммы поглощенных оснований (S) к емкости поглощения катионов (Е), выраженное в процентах V=S/E*100
Влияние обменных катионов на свойства почв и произрастание растений. Наиболее благоприятными свойствами обладают почвы, насыщенные основаниями, например черноземы, в которых ППК насыщен Са2+ и Мg2+. В таких почвах образуется водопрочная структура, органические и минеральные коллоиды сохраняются и накапливаются, что способствует увеличению емкости поглощения катионов. Эти почвы имеют нейтральную или слабощелочную реакцию.
Почвы, насыщенные основаниями, но в ППК которых наряду с Са2+ и Мg2+ много Na+ (в солонцеватых почвах и солонцах), характеризуется неблагоприятными свойствами. Наличие натрия приводит к пептизации коллоидов, агрономически ценная структура не образуется, а ранее созданная разрушается. При этом ухудшаются физические свойства, водный и воздушный режимы почвы; во влажном состоянии она становится вязкой, а при высыхании образует плотную массу, трудно поддающуюся обработке. Реакция у этих почв щелочная.
Почвы, ненасыщенные основаниями (подзолистые, дерново-подзолистые, болотные и др.), содержат в ППК Н+ и А13+.. Ионы Н+ постепенно разрушают минералы почвенного поглощающего комплекса, поэтому почва обедняется коллоидами, уменьшается емкость поглощения катионов, ухудшается структура. В таких почвах создается неблагоприятный водно-воздушный режим, суглинистые почвы заплывают, образуя корку на поверхности. Кроме того, почвы обладают кислой реакцией.
3. Водный режим почв, роль, типы, регулирование
Во́дный режи́м почв — совокупность процессов поступления, передвижения и расхода влаги в почве.
Количественной характеристикой водного режима почвы является ее водный баланс. К основным источникам водного баланса относят осадки и грунтовые воды.
Основной источник почвенной влаги — атмосферные осадки, количество и распределение которых во времени зависят от климата данной местности и метеорологических условий отдельных лет. В почву поступает меньше влаги, чем выпадает её в виде осадков, так как значительная часть задерживается растительностью, в особенности кронами деревьев. Вторым источником поступления влаги в почву является конденсация атмосферной влаги на поверхности почвы и в её верхних горизонтах (10—15 мм). Туман может оказывать значительно больший вклад в сумму осадков (до 2 мм/сутки), хотя и является более редким явлением. Практическое же значение тумана проявляется преимущественно в прибрежных районах, где в ночное время над поверхностью почвы собираются значительные массы влажного воздуха.
Часть поступившей на поверхность почвы влаги образует поверхностный сток, который наблюдается весной во время снеготаяния, а также после обильных дождей. Величина поверхностного стока зависит от количества выпавших осадков, угла наклона местности и водопроницаемости почвы. Выделяют также боковой (внутрипочвенный) сток, возникающий из-за различной плотности почвенных горизонтов. При этом вода, поступившая в почву, фильтруется через верхние горизонты, а дойдя до горизонта с более тяжёлым гранулометрическим составом, формирует водоносный горизонт, называемый почвенной верховодкой. Часть влаги из верховодки всё же просачивается в более глубокие слои, достигая грунтовых вод, которые в своей совокупности образуют грунтовый сток. При наличии же уклона местности часть влаги, сосредоточенной в водоносном горизонте, может стекать в пониженные участки рельефа.
Помимо стока, часть почвенной влаги расходуется на испарение. Из-за своеобразия и непостоянства свойств почвы как испаряющей поверхности, при одинаковых метеорологических условиях скорость испарения меняется сообразно изменению влажности почвы. Величина испарения может достигать 10—15 мм/сутки. Почвы с близким залеганием грунтовых вод испаряют гораздо больше воды, чем с глубоким.
Типы водного режима:
Основы учения о типах водного режима были разработаны Г. Н. Высоцким. Для выделения типов учитываются следующие факторы: наличие или отсутствие в почвенной мерзлоты, глубина промачивания почвогрунта до уровня грунтовых вод или только в пределах профиля, преобладание в толще почвогрунта восходящих или нисходящих токов воды. Коэффициент увлажнения, показывающий отношение годового количества осадков к испаряемости, используют для установления типа водного режима. Г. Н. Высоцкий установил для различных природных зон следующие коэффициенты увлажнения: лесная — 1,33, лесостепная — 1, черноземная — 0,67, сухие степи — 0,33, пустыни — 0,15.
Сообразно с этим, выделяются следующие типы:
Мерзлотный — в почве имеется вечная мерзлота, в тёплый период оттаивающая на небольшую глубину в пределах мерзлотного слоя, но с сохранением его значительной части. За счёт этого и атмосферных осадков над остаточным мерзлотным слоем формируется верховодка. Многолетняя мерзлота играет роль водоупора. Оттаивающая летом почва насыщена влагой большую часть вегетационного периода.
Характерные почвы: арктические, тундровые, мерзлотные лугово-лесные.
Сезонно-мерзлотный — распространён в регионах, где максимум осадков приходится на летний период и они промачивают почву до уровня грунтовых вод (Амурская область, юг Хабаровского края и др.). Зимой при этом почва промерзает на глубину более трёх метров, полностью оттаивая лишь в июле-августе. До этого времени водный режим местности носит все черты мерзлотного типа.
Промывной — отмечается в почвах районов, где осадков выпадает больше, чем испаряется. Нисходящие токи воды преобладают над восходящими и почва промывается до уровня грунтовых вод. Грунтовые воды в данных условиях как правило залегают не глубже 2 м от поверхности. Этот тип водного режима свойствен почвам таежно-лесной зоны, влажных субтропиков и тропиков, где осадков выпадает больше, чем испаряется влаги из почвы.
Характерные почвы: подзолистые.
Периодически промывной — в почвах территорий, где количество выпадающих осадков примерно равно испарению, причём во влажные годы будет наблюдаться больше количество осадков и, соответственно, промывной режим, а в сухие преобладание испарения и непромывной водный режим.
Характерные почвы: серые лесные.
Эрозионно-промывной — на участках, подверженных водной эрозии.
Непромывной — отмечается в почвенно-климатических зонах, где расходная статья водного баланса преобладает над приходной, влагооборотом охвачен лишь почвенный профиль, грунтовые воды залегают глубоко, нисходящие токи преобладают над восходящими (так как главный расход воды приходится не на физическое, а на транспирационное испарение). Испаряемость превышает сумму атмосферных осадков. Между верхним промачиваемым слоем и границей капиллярной каймы грунтовых вод находится «мертвый» горизонт с постоянной влажностью, близкой к влажности завядания.
Характерные почвы: чернозёмы, каштановые, бурые почв и сероземы
Выпотной — при сумме осадков значительно меньше испарения. При этом испаряется не только влага, выпавшая в виде осадков, но часть высокостоящих грунтовых вод, в результате чего грунтовые воды поднимаются по капиллярам, достигая верхних горизонтов почвенного профиля. Так как в данных условиях грунтовые воды чаще всего минерализованы, то вместе с влагой по капиллярам переносятся растворённые соли.
Характерные почвы: солончаки, солонцы.
Застойный — распространён на заболоченных участках. Все поры почвы оказываются заполненными водой, испарению препятствует специфическая растительность (сфагновые мхи и др.).
Характерные почвы: болотные.
Намывной — при ежегодном продолжительном затоплении территории во время разлива рек.
Характерные почвы: аллювиальные (пойменные)
Регулирование водного режима почв. Комплекс мероприятий по регулированию водного режима почв проводят для устранения неблагоприятных условий водоснабжения растений. Его разрабатывают с учетом конкретных почвенно-климатических условий.
В зависимости от водного режима формируются автоморфные (только атмосферное увлажнение, нормальное), полугидроморфные (периодически переувлажняются) и гидроморфные почвы.
Болотные почвы требуют осушительных мероприятий путем устройства открытого или закрытого дренажа. Минеральные гидроморфные (заболоченные) почвы, в которых наблюдается длительный застой воды, затрудняющий или исключающий рост и развитие сельскохозяйственных культур, также подлежат осушению. Однако эти почвы можно использовать в сельском и лесном хозяйстве без дренажа, если они находятся на начальном этапе проявления признаков гидроморфизма. Водный режим почв с временным избыточным увлажнением регулируют такими агротехническими приемами, как гребневание, бороздование, выравнивание поверхности почвы и нивелировка микро- и мезопонижений, в которых застаивается вода, и др. При создании глубокого пахотного слоя, рыхлении подпахотного горизонта увеличивается влагоемкость и улучшаются водный, воздушный и питательный режимы в корнеобитаемом слое.
В условиях недостаточного увлажнения применяют различные мероприятия, направленные на накопление, сохранение и рациональное использование влаги в почве. Эффективный способ влагонакопления — задержание снега и талых вод. Лесные полосы, кулисные растения, стерня, валы из снега предохраняют снег от сдувания в зимнее время, увеличивают запасы влаги в почве. Полезащитные лесные полосы также уменьшают испарение влаги с поверхности почвы. Вспашка поперек склона, обваловывание, лункование, прерывистое бороздование и другие приемы способствуют уменьшению поверхностного стока воды. Для снижения физического испарения применяют поверхностное рыхление почвы весной. При бороновании происходит разрыв почвенных капилляров, что обеспечивает «закрытие» влаги и сохранение ее в корнеобитаемом слое.
Основной способ улучшения водного режима в засушливых зонах — орошение. Наряду с регулярным орошением поверхностным, подпочвенным способами и дождеванием большое значение имеют приемы разового лиманного и паводкового орошения, а также влагозарядковые поливы. В каждой природной зоне должен быть дифференцированный подход к выбору способов по регулированию водного режима почв. При этом следует учитывать особенности возделываемых культур. Разные растения для образования единицы органического вещества требуют различное количество воды, то есть они обладают разными транспирационным коэффициентом, который показывает, какое количество воды необходимо для создания единицы сухого вещества.
Коэффициент транспирации у различных растений зависит от водного режима, способов обработки почвы, сортовых особенностей растений и других факторов. При этом наблюдается такая закономерность: с увеличением сухости климата транспирационный коэффициент возрастает, а в более влажных северных районах он снижается.
Значение:
Водный режим почв, оказывающий определенное влияние на сложение растительного покрова, зависит от соотношения прихода и расхода воды в почвенной толще. В отношении общих закономерностей В. А. Ковда (1973) считает, что в гумидном климате на пониженных равнинах с близким уровнем грунтовых вод (1—2 м) поступление влаги в почву в первую очередь зависит от впитывания воды осадков. Но в расходной части основная роль принадлежит оттоку и инфильтрации воды. В рамках такого промывного водного режима образуются разнообразные почвы — от глеево-подзолистых до луговых (слабосолонцеватых, карбонатных и т. д.). Леса нуждаются для нормального развития в достаточно высоком увлажнении местности атмосферными осадками (более 500 мм в год), пресными грунтовыми или паводковыми водами (долины, дельты рек). Оптимальные условия для леса складываются в том случае, если суммарное увлажнение превышает годовое испарение.