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
29.Водная и ветровая эрозия почв.Под влиянием чего и в каких условиях они проявляются.
Эрозия почвы— разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов почвы.Ветровая эрозия-Это разрушающее действие ветра: развевание песков, лесов, вспаханных почв; возникновение пыльных бурь; шлифовка скал, камней, строений и механизмов твердыми частицами, переносимыми силой ветра. Ветровая эрозия подразделяется на два типа:Повседневная.Пыльные бури.Начало пыльной бури связано с определенными скоростями ветра, однако из-за того, что летящие частицы вызывают цепную реакцию отрыва новых частиц, окончание её происходит при скоростях существенно меньших.Наиболее сильные бури имели место в США в 1930-е годы («Пыльный котёл») и в СССР в 1960-е годы, после освоения целины. Чаще всего пыльные бури связаны с нерациональной хозяйственной деятельностью человека, а именно — массированной распашкой земель без проведения почвозащитных мероприятий.Выделяют и специфические дефляционные формы рельефа, так называемые «котловины выдувания»: отрицательные формы, вытянутые по направлению господствующих ветров.Водная эрозия-Разрушение почвы ударами капель дождя. Структурные элементы (комочки) почвы разрушаются под действием кинетической энергии капель дождя и разбрасываются в стороны. На склонах перемещение вниз происходит на большее расстояние. Падая, частички почвы попадают на плёнку воды, что способствует их дальнейшему перемещению. Этот вид водной эрозии приобретает особое значение во влажных тропиках и субтропиках. Под плоскостной (поверхностной) эрозией понимают равномерный смыв материала со склонов, приводящий к их выполаживанию. С некоторой долей абстракции представляют, что этот процесс осуществляется сплошным движущимся слоем воды, однако в действительности его производит сеть мелких временных водных потоков.Поверхностная эрозия приводит к образованию смытых и намытых почв, а в более крупных масштабах . В отличие от поверхностной, линейная эрозия происходит на небольших участках поверхности и приводит к расчленению земной поверхности и образованию различных эрозионных форм (промоин, оврагов, балок, долин). Сюда же относят и речную эрозию, производимую постоянными потоками воды.Смытый материал отлагается обычно в виде конусов выноса и формирует пролювиальные отложения. Механизм водной эрозии Химическое воздействие поверхностных вод, к которым относятся и воды рек, минимально. Основной причиной эрозии является механическое воздействие на горные породы воды и переносимых ею обломков, ранее разрушенных пород. При наличии в воде обломков эрозия резко усиливается. Чем больше скорость течения, тем более крупные обломки переносятся, и тем интенсивнее идут эрозионные процессы.
30.Производственная деятельность человека как фактор почвообразования(примеры) Производственная деятельность человека. Освоенная почва подвергается сильному воздействию обрабатывающих орудий, на ее состав и свойства влияют вносимые удобрения, мелиоративные мероприятия и др. При этом ее свойства изменяются значительно быстрее, чем это происходит в природных условиях. Действие природных факторов продолжается, но сильно видоизменяется. Влияние климата на обрабатываемую почву становится иным, в особенности в условиях мелиорации — орошения и осушения. С заменой природной растительности на культурную изменяются состав почвенных микроорганизмов и характер биохимических процессов.В результате правильной агротехники, применения высоких доз органических удобрений, фитомелиорации и других приемов создаются окультуренные и культурные почвы.Знание законов развития почв необходимо для целенаправленного расширенного воспроизводства почвенного плодородия. Проект землеустройства, составленный с учетом взаимосвязей всех факторов почвообразования в ландшафте, — важная предпосылка для применения системы земледелия, обеспечивающей формирование почв с более высоким уровнем эффективного и потенциального плодородия. Если же производственная деятельность осуществляется без учета условий развития почв и их свойств, то возникают такие отрицательные последствия, как эрозия, засоление, заболачивание, загрязнение, дегумификация, разрушение структуры почв и др.
30.Время как фактор почвообразования.Понятие об обсалютном и относительном возрасте почв. Возраст почв. В развитии почвы различают абсолютный и относительный возраст.Абсолютный возраст определяется временем, прошедшим от начала возникновения почвы до современной стадии ее развития. Чем раньше территория освободилась от моря или ледника, тем больший возраст имеет почва. Это обусловлено суммарным проявлением биологических процессов. В южных зонах, где на земную поверхность поступает много солнечного света и тепла, биологические процессы протекали более длительный период, чем в северных зонах, поэтому на юге почвообразование наиболее древнее. К старым почвам нашей страны относятся каштановые почвы и черноземы. На севере на поверхность земли поступает меньше солнечной энергии, биологические процессы в зимний период замедленны, кроме того, в ледниковые периоды почвы были разрушены материковыми льдами, абсолютный возраст почв определяется временем последнего ледникового периода (10...25 тыс. лет). Поэтому в таежно-лесной зоне почвы более молодые, чем в степной зоне.Еще меньший абсолютный возраст имеют почвы тундровой зоны, где территория освободилась от ледника и морских вод в наиболее поздний период.Относительный возраст зависит от рельефа и свойств почвообразующих пород. Эти факторы влияют на интенсивность почвообразовательных процессов. Так, в Черноземной зоне на песках под сосновым лесом наблюдается более ранний подзолистый период почвообразования, а на суглинистых породах уже давно сформированы лугово-степные черноземные почвы. О влиянии рельефа на относительный возраст почв было сказано выше. Различия в рельефе создают разные направления и скорости биологических процессов на участках, имеющих одинаковый абсолютный возраст.
32.Причины неоднородности состава почвы.Основные фазы(компоненты)почвы,с какими факторами почвооброзования они связаны. В природе практически не бывает таких ситуаций, чтобы на много километров простиралась какая-нибудь одна почва с неизменными в пространстве свойствами. Очевидно что различия почв обусловлены различиями в факторах почвообразования. Из классических 5 факторов не участвуют в формировании СПП климат и время. Климат не меняется на характерных для СПП расстояниях и, следовательно, оказывая не дифференцирующее, а нивелирующее воздействие на почвы. Он, однако, в числе других факторов, задаёт набор возможных на данной территории составляющих СПП. Различия в длительности почвообразования на разных участках земной поверхности не оказывают непосредственного влияния на СПП, однако в ряде случаев они воздействуют на СПП через другие факторы. Таким образом, на формирование неоднородности почвенного покрова влияют различия положения почв в рельефе, воздействие живых организмов и неоднородность почвообразующих пород.Фридланд произвёл следующую перегруппировку этих факторов применительно именно к СПП:Рельеф, как перераспределитель влаги, растворимого вещества и тепла,Процессы рельефообразования, идущие параллельно с почвообразованием (водная эрозия, дефляция, аллювиальные и пролювиальные процессы, карст, суффозия),Мерзлотные явления и неоднородность снежного покрова,Неоднородность почвообразующих пород,Воздействие грунтовых вод,Пестрота растительного покрова,Воздействие животного мира,Деятельность человека.В образовании СПП большое значение играют случайные явления. Так, можно точно предсказать при известных значениях перечисленных факторов какими элементами будет представлен почвенный покров той или иной области, но где будут располагаться эти элементы — невозможно. Почвообразовательный процесс протекает под влиянием внешних по отношению к почве природных условий – факторов почвообразования. Вслед за основателем почвоведения В. В. Докучаевым выделяют пять факторов почвообразования: климат, рельеф, горные породы, организмы, время. Каждый из факторов оказывает свое специфическое влияние на почвообразование, без участия какого-либо из них почвообразование невозможно. В этом смысле все факторы являются равнозначными и незаменимыми.Климатический фактор определяет обеспеченность почвообразования влагой (атмосферные осадки) и энергией (солнечная радиация). Именно эти условия в большой степени определяют интенсивность протекающих в почве процессов. Известное правило Вант-Гоффа, согласно которому при повышении температуры на 10 градусов скорость реакции увеличивается в 2-4 раза, справедливо, естественно, и для почвенных процессов. Благоприятные гидротермические условия влияют на сообщества растительных и животных организмов, увеличивая их продуктивность, что в конечном итоге также влияет на интенсивность почвообразования.Рельеф оказывает влияние на почвообразование как непосредственным образом, обусловливая перемещение почвенных масс по склону в результате эрозионно-аккумулятивных процессов, так и опосредованно, перераспределяя своими элементами тепло и влагу и формируя тем самым своеобразные климатические условия.Почвообразующая порода, которую иногда называют материнской, является той основой, на которой и из которой формируется почва. Минеральная часть в подавляющем большинстве почв составляет более 90 %, а чаще более 95 % почвенной массы. Поэтому именно порода определяет химический, минералогический, гранулометрический состав почв. Порода в значительной степени определяет скорость почвообразования. Так, на лессовых отложениях при идентичности прочих условий эта скорость будет значительно выше, нежели на песках, так же как на элювии базальтов почвы будут формироваться значительно быстрее, чем на элювии гранитов.Функции организмов в почвообразовании весьма обширны и разнообразны. Почвообразование является биогенным процессом, и оно начинается с момента поселения живых организмов на массивно-кристаллических или осадочных породах. Организмы являются единственным источником органического вещества, которое служит материалом для образования почвенного гумуса. Другая важная функция организмов базируется на способности живого вещества к избирательному поглощению элементов. Благодаря этому фундаментальному свойству организмы в существенной степени определяют химический состав почв.
33.Минеральная фаза почвы. Какими группами минералов она представлена,роль первичных и вторичных минералов в почвообразовании. Около 50—60 % объёма и до 90—97 % массы почвы составляют минеральные компоненты. Минералогический состав почвы отличается от состава породы, на которой она образовалась: чем старше почва, тем сильнее это отличие.Минералы, являющиеся остаточным материалом в ходе выветривания и почвообразования, носят название первичных. В зоне гипергенеза большинство из них неустойчиво и с той или иной скоростью разрушается. Одними из первых разрушаются оливин, амфиболы, пироксены, нефелин. Более устойчивыми являются полевые шпаты, составляющие до 10—15 % массы твёрдой фазы почвы. Чаще всего они представлены относительно крупными песчаными частицами. Высокой стойкостью отличаются эпидот, дистен, гранат, ставролит, циркон, турмалин. Содержание их обычно незначительно, однако позволяет судить о происхождении материнской породы и времени почвообразования. Наибольшую устойчивость имеет кварц, который выветривается за несколько миллионов лет. Благодаря этому в условиях длительного и интенсивного выветривания, сопровождающегося выносом продуктов разрушения минералов, происходит его относительное накопление.
Почва характеризуется высоким содержанием вторичных минералов, образованных в результате глубокого химического преобразования первичных, или же синтезированных непосредственно в почве. Особенно важна среди них роль глинистых минералов — каолинита, монтмориллонита, галлуазита, серпентина и ряда других. Они обладают высокими сорбционными свойствами, большой ёмкостью катионного и анионного обмена, способностью к набуханию и удержанию воды, липкостью и т. д. Этими свойствами во многом обусловлена поглотительная способность почв, её структура и, в конечном счёте, плодородие.Высоко содержание минералов-оксидов и гидроксидов железа (лимонит, гематит), марганца (вернадит, пиролюзит, манганит), алюминия (гиббсит) и др., также сильно влияющие на свойства почвы — они участвуют в формировании структуры, почвенного поглощающего комплекса (особенно в сильно выветрелых тропических почвах), принимают участие в окислительно-восстановительных процессах. Большую роль в почвах играют карбонаты (кальцит, арагонит см. карбонатно-кальциевое равновесие в почвах). В аридных регионах в почве нередко накапливаются легкорастворимые соли (хлорид натрия, карбонат натрия и др.), влияющие на весь ход почвообразовательного процесса.
34.Почвенный перегной,его значение в почвообразовательном процессею. Гумусовые вещества, образующиеся в почве, активно участвуют в процессах почвообразования. Гумус играет главную роль в формировании профиля почвы. В благоприятных для роста растений условиях формируется хорошо выраженный темноокрашенный гумусовый горизонт. Гумус склеивает почвенные частицы в агрегаты (комочки), способствуя созданию агрономически ценной структуры и благоприятных для жизни растений физических свойств почвы. В гумусе содержатся основные элементы питания растений (N, Р, К, S, Са, Mg) и различные микроэлементы. Эти элементы в процессе постепенной минерализации гумусовых веществ становятся доступными для растений.Гумусовые вещества почвы служат пищей для гетеротрофных почвенных микроорганизмов. От содержания гумуса в почве зависит интенсивность биологических и биохимических процессов, обусловливающих накопление питательных веществ, необходимых растениям.Почвенный гумус придает почве темную окраску и способствует поглощению солнечной энергии. Богатые гумусом почвы более теплые, в них создаются благоприятные условия для роста и развития культурных растений, а также для почвенных микроорганизмов.Почвы с низким содержанием гумуса отличаются бесструктурностью, плохими водными, воздушными и тепловыми свойствами.Почвы, богатые гумусом, характеризуются большей поглотительной способностью, лучшими водными и физическими свойствами. В этом отношении особая роль принадлежит гуминовым кислотам, которые образуют с катионами кальция и магния устойчивые соединения, предохраняют эти элементы от вымывания.
35.Процесс превращения органических остатков(опада растений)в гумусное вещество. Превращение органических остатков в перегной — сложный биологический процесс, в котором главная и решающая роль принадлежит микроорганизмам. При этом все исходные вещества растительного и животного происхождения претерпевают глубокие изменения.Превращение органических веществ в почве складывается из двух процессов. С одной стороны, происходит распад органических веществ до более простых соединений и частично до продуктов полной минерализации (СО2, NO2, NO3, NH3, CH4, H2O и ряда других); с другой стороны, одновременно с распадом происходит синтез высокомолекулярных, специфической природы перегнойных веществ, т. е. процесс гумусообразования.Эти процессы осуществляются при участии окислительных ферментов, выделяемых микроорганизмами, и носят биокаталитический характер. Ферменты в почве находятся в активном состоянии. При этом чем богаче почва органическим веществом, чем интенсивнее развиваются в ней микробы, тем выше ферментативная активность. Под влиянием ферментов происходят реакции гидролитического расщепления углеводов, жиров и белков с образованием растворимых соединений, частично поступающих затем путем осмоса в клетки микроорганизмов. В клетках микроорганизмов эти вещества подвергаются дальнейшему расщеплению и окислению, которые также вызываются специфическими внутриклеточными ферментами.«Исходя из биологической теории гумусообразования, перегной нужно рассматривать как продукт биохимических превращений органических остатков в почве, обусловленных жизнедеятельностью микроорганизмов. Он представляет сложную систему органических высокомолекулярных веществ в почве, главная масса которых представлена особой группой новообразований синтетической природы — перегнойными веществами. Характерной особенностью этой системы является медленное непрерывное обновление всех составных частей ее при относительной стабильности по сравнению с исходными органическими остатками» (Л. Н. Александрова).Отмершие клетки микроорганизмов, населяющих почву, в свою очередь также подвергаются разложению и используются в качестве питательного материала новыми поколениями микроорганизмов.Интенсивность и характер разложения и превращения органических остатков в почве зависят как от состава разлагающихся веществ, так и от внешних условий среды.Наиболее быстро разлагаются легко усваиваемые органические соединения — сахара, органические кислоты, спирты, затем белки, аминокислоты, жиры, пектины, гемицеллюлоза и, наконец, клетчатка и лигнин. Весьма медленно разлагаются микробами воск, смолы и многие другие стабильные вещества.В значительной степени разложение органических веществ зависит от степени влажности, доступа воздуха и температуры.Наиболее энергично протекают процессы превращения органических остатков в почве в условиях свободного доступа воздуха и при наличии достаточного количества влаги и тепла. При резком недостатке влаги и тепла, а также при плохой аэрации процессы разложения органических веществ замедляются и перегноя в почве образуется мало. На огромной территории нашей страны природные условия, непосредственно влияющие на процесс образования и накопления перегноя, весьма разнообразны, поэтому и содержание органического вещества в различных почвах неодинаково:Максимальное количество перегноя содержат мощные (тучные) черноземы. К северу от черноземной зоны в направлении к подзолистым почвам и к югу от этой зоны в направлении к почвам сухих степей и полупустынь содержание гумуса в почвах постепенно убывает.
36.Состав,своистваи условия образования гуминовых кислот. В зависимости от характера растительности, типа почв и климатических условий почвенный перегной обладает различным химическим составом и свойствами.В отношении состава почвенного перегноя выполнено огромное количество исследований, тем не менее этот вопрос до настоящего времени не получил полного разрешения.В. Р. Вильяме полагал, что в состав перегноя входят в основном, 3 категории соединений, названных перегнойными кислотами, поскольку они имеют кислую реакцию и дают соединения с металлами. Кислоты эти следующие: ульминовая, гуминовая и креновая.Образование этих перегнойных кислот в природе всегда приурочено к трем типам разложения органического вещества.Ульминовая кислота образуется в процессе бактериального анаэробного разложения травянистых растительных остатков. Она имеет темно-бурый цвет и растворима в воде. При высыхании, замерзании и от времени легко переходит в нерастворимую модификацию, которая носит название ульмина. Соли ульминовой кислоты и щелочных металлов — К, Na, а также соли с NH4 растворимы в воде. Соли же этой кислоты и щелочноземельных металлов — Са и Mg, а также полуторных окислов Fe и А1 — не растворимы в воде.Ульмин и соли ульминовой кислоты разрушаются как аэробными бактериями, так и грибами.Гуминовая кислота выделяется в процессе бактериального аэробного разложения травянистых остатков, имеет черный цвет и растворима в воде, но значительно слабее, чем ульминовая кислота.Гуминовая кислота при высушивании и замерзании переход дит в гумин— клейкое коллоидальное вещество, не растворимое в воде.Соли гуминовой кислоты с К, Na и NH4 растворимы в воде; соли же Са, Mg, Fe и А1 в воде не растворимы.Гумин и соли гуминовой кислоты разрушаются аэробными бактериями и грибами. Ульминовая и гуминовая кислоты, превращаясь от замерзания и высушивания в ульмин и гумин, а также переходя в нерастворимые соединения с разными металлами, кроме щелочных, накапливаются в почве и придают ей бурый и черный цвет. Чем богаче та или иная почва Тумановыми соединениями, тем более черную окраску она приобретает.Креновая кислота образуется в процессе аэробного грибного разложения деревянистых растительных остатков. Она обладает сильнокислой реакцией, бесцветна и легко растворима в воде.Креновая кислота не денатурируется ни при каких условиях, т. е. не переходит без изменения состава в не растворимое в воде состояние. Все соли креновой кислоты легко растворимы в воде, что имеет большое значение в развитии дерново-подзолистых почв, формирующихся при участии креновой кислоты.При восстановлении креновой кислоты анаэробными бактериями образуется апокреновая, или осадочноключевая, кислота; она несколько менее растворима в воде, чем креновая.Согласно новейшим исследованиям И. В. Тюрина, М. М. Кононовой, Л. Н. Александровой, С. С. Драгунова, В. В. Пономаревой и других, в настоящее время в составе почвенного перегноя различают 3 группы соединений: 1) гуминовые кислоты (включающие и ульминовые кислоты), 2) креновые кислоты (включающие и апокреновые кислоты), или фульвокислоты, и 3) почвенные гумины (негидролизуемый остаток)—при сравнительно небольшом содержании воско-смол, или битумов, и других сопутствующих веществ, близких по своей природе к веществам растительного и микробного происхождения.Эти основные компоненты почвенного перегноя не являются, однако, индивидуальными соединениями постоянного химического состава, а представляют собой компоненты многих высокомолекулярных азотсодержащих кислот циклического строения, элементарный состав которых заметно варьирует в зависимости от типа почв.Наибольшее значение в почвообразовании имеют гуминовые кислоты и фульвокислоты, составляющие в сумме около 60—70% от гумуса.По Л. Н. Александровой, «гуминовые кислоты являются группой высокомолекулярных азотсодержащих кислот циклического строения. В зависимости от типа почвы и способа выделения гуминовых кислот элементарный состав последних колеблется в следующих пределах: С — от 52 до 62%, Н— от 2,8 до5,8%, О — от 31,4 до 39,0%, N — от 2,6 до 5,1%. Колебания элементарного состава — характерная особенность группы гуминовых кислот, свидетельствующая о высокомолекулярной природе их и являющаяся следствием непрерывности процессов их синтеза в почве.Все гуминовые кислоты перегноя являются азотсодержащими соединениями. Азот нужно рассматривать как конституционный элемент, и при вычислении любых эмпирических формул он должен включаться в состав молекул».Изучение химических реакций гуминовых кислот дало возможность установить присутствие в них органических функциональных групп — карбоксильной гидроксильиой (—О—Н) и метоксильной (СН3—О—).Наличие карбоксильной и гидроксильной групп в гуминовых кислотах имеет большое значение в почвообразовании: они обусловливают величину поглотительной способности почв по отношению к катионам, а также процессы взаимодействия гуминовых кислот с другими компонентами перегноя, минеральными веществами и вносимыми удобрениями.Следует отметить, что «гуминовые кислоты образуют в почве сложную систему соединений различной степени уплотненности и конденсации, тесно связанную с другими компонентами перегноя -и минеральными веществами. Эта система непрерывно обновляется в почве благодаря жизнедеятельности микроорганизмов, участвующих в синтезе и минерализации гуминовых кислот. Непрерывность процессов синтеза и разрушения, протекающих в различных условиях почвообразования, предопределяет несколько различный состав и свойства отдельных фракций гуминовых кислот как в каждой почве, так и при сопоставлении препаратов из различных почв» (Л. Н. Александрова).По И. В. Тюрину, группа гуминовых кислот может быть разделена на 3 фракции, не считая гуминовых кислот, входящих в состав группы почвенных гуминов.Фракция 1—гуминовые кислоты, растворимые непосредственно в разведенных щелочах, т. е. без предварительного удаления обменного кальция. Эта фракция представлена большей частью бурыми гуминовыми, т. е. ульминовыми, кислотами (точнее — их полимерными комплексами с фульвокислотами), находящимися как в свободном состоянии, так и в виде гуматов А1, Fe, Ca и Mg, растворимых в 0,1 н. NaOH.Фракция 2 — гуминовые кислоты, растворимые в разведенных щелочах только после удаления из почвы обменного кальция. Эта фракция представлена черными гуминовыми кислотами или собственно гуминовыми кислотами (их полимерными комплексами с участием фульвокислот), находящимися в форме гуматов Са, растворимых в 0,1 н. NaOH.Фракция 3 — гуминовые кислоты, растворимые в разведенных щелочах при попеременной обработке почвы кислотой (0,5—1,0 н. H2SO4 на холоду и при нагревании) и щелочью. Сюда относятся гуминовые и ульминовые кислоты полимерных комплексов с фульвокислотами, связанные с относительно устойчивыми гидратами полутораокисей.Таким образом, гуминовые кислоты не являются химически индивидуальными веществами, а представляют систему веществ, имеющих общие черты строения, но не вполне идентичных между собой.Соотношение указанных фракций в гуминовых кислотах в разных почвах значительно варьирует, но в большинстве случаев преобладающее место занимают фракции .Фракция 1 (бурых гуминовых кислот) преобладает в почвах лесных областей, в оподзоленных почвах лесостепи, в бурых лесных почвах, а также в горно-подзолистых, горно-луговых и Горно-тундровых почвах. В почвах черноземного типа (за исключением солонцеватых), в каштановых почвах и сероземах преобладают гуминовые кислоты, входящие в состав второй фракции.Из приведенных в табл. 8 данных видно, что химический состав гуминовых кислот в различных почвах неодинаков, причем обнаруживаются возрастание процента углерода и уменьшение процента водорода и кислорода в ряде почв от подзолистых к черноземам и далее к каштановым. Вместе с тем водород уменьшается сильнее, чем кислород, в связи с чем соотношение О к Н становится шире. Это указывает на большее количество гидроксильных групп и на меньшую окисленность гуминовых кислот из подзолистых почв по сравнению с кислотами из чернозема, где процессы дегидратации и окисления идут значительно Дальше. В результате гуминовые кислоты по мере перехода от подзолистых почв к черноземам становятся более сложными па природе (М. М. Кононова).Почвенные гуминовые кислоты содержат азот, количество которого примерно равно 3,5—5%; заключенный в гуминовых кислотах азот имеет микробиологическое и растительное происхождение.По сравнению со средним элементарным составом растительных остатков группа гуминовых кислот отличается более высоким процентным содержанием углерода, азота и меньшим содержанием воды при несколько более высокой степени окисленности. Очевидно, образование в почве гуминовых кислот из растительных остатков характеризуется процессами дегидратации (обуглероживания) и частичным окислением при одновременном значительном обогащении азотом (И. В. Тюрин).Гуминовые вещества заключают в себе некоторое количество Р, S, Fe, К, Са и других элементов зольного питания растений.Являясь высокомолекулярными соединениями, гуминовые кислоты имеют средний молекулярный вес, равный 1400.При взаимодействии с катионами щелочных и щелочноземельных металлов гуминовые кислоты образуют соли, называемые гуматами. Образование гуматов происходит в результате обменно-химической реакции между катионами металла и ионами водорода карбоксильных и гидроксильных функциональных групп гуминовых кислот. При этом гуматы щелочных металлов — Na и К, а также гуматы NH4 хорошо растворимы в воде и легко вымываются из почвы под влиянием атмосферных осадков; что же касается гуматов щелочноземельных металлов, главным образом Са, то они не растворимы в воде, образуют водопрочные гели и хорошо закрепляются в почве.Фульвокислоты почвенного перегноя представляют собой высокомолекулярные оксикарбоновые (и содержащие азот) кислоты синтетической природы, отличающиеся от группы гуминовых кислот значительно более низким содержанием углерода, легкой растворимостью в воде, спирте и щелочи и более значительной способностью к кислому гидролизу. При низких концентрациях эти вещества имеют слабо-желтый цвет, в концентрированных растворах — оранжево-желтый, из-за чего они и получили название «фульвокислоты» (fulvus — желтый).Вместе с тем термин «фульвокислота» не равнозначен терминам «креновые» и «апокреновые» кислоты; он может применяться условно как групповое понятие, объединяющее разнообразные вещества кислого раствора после осаждения гуминовых кислот в щелочной вытяжке (М. М. Кононова).Состав и свойства фульвокислот изучены слабо. По данным И. В. Тюрина, В. В. Пономаревой и Л. Н. Александровой, химический состав фульвокислот отличается от гуминовых кислот более высоким содержанием карбоксильных и гидроксильных групп, способных к обменным реакциям, активность которых зависит от реакции среды. Фульвокислоты находятся в почве в свободном состоянии и в виде комплексов с гуминовыми кислотами, поэтому степень их активности предопределяется не только абсолютным содержанием, но и относительным количеством той части, которая не связана с гуминовыми кислотами.Чем меньше в почве гуминовых кислот, тем сильнее разрушительное действие фульвокислот.Группа фульвокислот может быть подразделена на 4 фракции.Фракция 1а — фульвокислоты, растворимые при непосредственной обработке почвы разведенными минеральными кислотами (0,1—0,5 н.) на холоду. Сюда относится часть свободных фульвокислот (обычно в незначительном количестве), а главным образом — фульвокислоты, находящиеся в соединениях (комплексах или солях) с подвижными гидратами полутораокисей, преимущественно алюминия.Фракция 1 — фульвокислоты, растворимые при непосредственной обработке разведенными щелочами (за вычетом предыдущей фракции). Это — фульвокислоты, входящие в состав полимерных комплексов с первой фракцией бурых гуминовых кислот, комплексов, легко гидролизуемых щелочами при непосредственной обработке.Фракция 2 — фульвокислоты, извлекаемые разведенными щелочами вместе с гуминовыми кислотами фракции 2. Следовательно, это фульвокислоты, входящие в состав полимерных комплексов с черными гуминовыми кислотами, находящимися в форме гуматов кальция, не разлагаемых разведенными щелочами.Фракция 3 — фульвокислоты полимерных комплексов с гуминовыми и ульминовыми кислотами, связанных с относительно устойчивыми гидратами полутораокисей; извлекаются щелочами вместе с фракцией 3 гуминовых кислот .Наиболее значительные различия наблюдаются в отношении фракции 1а, а также фракций I и 2. Фракция, растворимая непосредственно в кислотах и представленная фульвокислотами, связанными с подвижными гидроокисями Аl… и отчасти Fe… весьма характерна и является преобладающей в гумусо-иллювиальных горизонтах подзолистых, субальпийских и горно-тундровых почв, а также в перегнойных горизонтах бурых лесных и некоторых дерново-подзолистых почв. В почвах черноземного типа, каштановых, сероземах и коричневых почвах эта фракция фульвокислот отсутствует.Группа фульвокислот отличается от гуминовых кислот низким содержанием углерода, значительно более высоким содержанием элементов воды и более высокой степенью окисленности. Элементарный химический состав их характеризуется следующими показателями: С —44—50%, О — 42—48%, Н — 4,6-6%, N-2,5-5,5%.Эквивалентный вес фульвокислот при определении его по их кальциевым солям равен 160. Образование фульвокислот в почвах может происходить в условиях, благоприятных для гидролитического и окислительного разложения органических остатков, т. е. при наличии достаточного увлажнения (особенно сквозного) и аэрации. Накопление фульвокислот в почвах происходит в результате связывания их с гидратами полутораокисей, главным образом с гидроокисью алюминия, или же в форме сложных полимерных комплексов с гуминовыми кислотами, если для образования последних имеются необходимые условия (И. В. Тюрин).Фульвокислоты обладают резкокислой реакцией и хорошей растворимостью в воде, поэтому они энергично разрушают минеральную часть почвы, играя существенную роль в развитии подзолообразовательных процессов.При взаимодействии с катионами щелочных и щелочноземельных металлов фульвокислоты образуют соли, растворимые в воде при любой реакции раствора и способные вымываться нисходящими токами воды из верхней части почвы вниз.Гумины являются наименее доступной для выделения и исследования группой гумусовых веществ; гуминовые вещества представляют собой комплексы, состоящие в основном (на 60—70%) из не растворимых в щелочах гуминовых кислот. Согласно исследованиям И. В. Тюрина и Е. Л. Гуткиной, гумины, по-видимому, являются не особой группой гумусовых веществ, а гуминовыми кислотами, находящимися в прочной связи с минеральной частью почвы, особенно с частицами глинных минералов. Поэтому гумины представляют собой самую инертную часть почвенного перегноя.Кроме этих соединений, в состав почвенного перегноя могут входить битумы, представляющие собой совокупность жиров, высокомолекулярных жирных кислот, восков и смол. Содержание битумов в гумусе незначительное и обычно не превышает 2—4% от общего веса перегноя и только в заболоченных почвах повышается до 10—20%.Таким образом, перегной, или гумус, представляет собой весьма сложный комплекс высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений кислотной природы, все составные части которых находятся в тесном взаимодействии одна с другой и с минеральной частью почвы. Главная масса перегнойных веществ находится в коллоидальном состоянии (Л. Н. Александрова).Качественный состав перегноя в различных почвах неодинаков и в значительной степени зависит от типа почвы, характера растительности и климата .Из приведенных данных видно, что по мере перехода от подзолистых почв к черноземам происходит увеличение общего содержания почвенного перегноя и вместе с тем постепенное увеличение в его составе гуминовых кислот; содержание же фульвокислот несколько уменьшается, вследствие чего отношение между этими двумя группами гумусовых веществ становится шире. Очевидно, условия, необходимые для образования и накопления гуминовых кислот, являются одновременно благоприятными и для накопления общего перегноя.Такого рода природные условия наиболее резко выражены в черноземной зоне. К северу и югу от черноземной полосы содержание гуминовых кислот уменьшается, а количество фульвокислот возрастает.В дерново-подзолистых и серых лесных почвах, а в особенности в красноземах, содержание гуминовых кислот понижено и в составе гумуса преобладает группа фульвокислот; поэтому отношение гуминовые кислоты — фульвокислоты в этих почвах всегда меньше единицы.Химический состав перегноя непосредственно сказывается на качестве почв. Наиболее благоприятными свойствами обладают почвы в том случае, когда в составе перегноя гуминовые кислоты занимают значительное место и отношение гуминовых кислот к фульвокислотам приближается к единице.Наряду с перегноем в почве всегда содержатся неразложившиеся и слабо разложившиеся растительные и животные остатки, тела живых и мертвых микроорганизмов, трудно разлагающиеся составные части растений, например лигнин, дубильные вещества, смолы, воск и вещества, образовавшиеся в результате химического взаимодействия между продуктами разложения и синтеза органических веществ и минеральными соединениями почвы.Отсюда становится очевидным, что перегной, или гумус, как определенная и наиболее характерная категория устойчивых органических соединений, составляет лишь часть органического вещества почвы. Однако главную и специфическую часть органических соединений почвы составляют гумусовые вещества, на долю которых в большинстве случаев приходится 80—90% всей органической массы почвы.Вот почему в вопросе об органическом веществе в почвах основное значение имеет перегной как важнейшая составная часть почвы.
37.Состав,состав и условия образования фульвокислот. Фульвокислоты (ФК)[1] — группа гумусовых кислот, растворимых в воде, щелочах и кислотах.Фульвокислоты — наиболее агрессивная фракция гуминовых веществ. Имеет специфический элементный состав (CHO), отличный от гуминовых кислот. Выделяют из растворов на активированном угле, полимерных смолах.Выделяют четыре фракции фульвокислот. Это деление основано в первую очередь на реакционной способности фракций, а именно условиях выделения. Фракция Iа, наиболее агрессивная свободная фракция. Фракция I также свободная. Фракция II представлена соединениями с кальцием. Фракция III связана с полуторными оксидами и глинистыми минералами.
38.Географические закономерности распространения гумусных веществ в почвах. Географические закономерности распределения гумусовых веществ в почвах. Живые организмы суши , обеспечивая циклическую миграцию химических элементов в системах почва — растения, почва — атмосфера, почва — природные воды, вместе с тем трансформируют и аккумулируют радиационную энергию Солнца. Почвенный гумус, будучи наиболее важным результатом почвообразования, представляет собой один из наиболее мощных концентраторов солнечной энергии. Согласно расчетам В. А. Ковды, суммарные запасы энергии, связанные в почвенном гумусе всей суши, равны 42-1023 Дж и превышают запасы энергии, накопленной надземной частью растительности. Так как количество энергии, поступающей от Солнца, в различных местах неодинаково, то ученые пытались выяснить зависимость между содержание органического вещества почвы и географическими условиями.Впервые положение о закономерном изменении количества гумуса в зональных типах почв в зависимости от географических условий было сформулировано В. В. Докучаевым в его работе “Русский чернозем” (1883).Содержание гумуса увеличивается от таежных подзолистых почв (2—3%) на юг к дерново-подзолистым, серым лесным (4—6) и далее к черноземам (в среднем около 10), а потом также закономерно уменьшается до 2—4 в каштановых почвах сухих степей и до 1—2% в почвах пустынь. Одновременно меняется соотношение основных компонентов почвенного гумуса — гуминовых кислот и фульвокислот. Содержание гуминовых кислот увеличивается с возрастанием гумуса, а содержание фульвокислот, наоборот, уменьшается. Поэтому для характеристики органической части почвы важное значение имеет соотношение между содержанием гуминовых кислот и фульвокислот или соотношение углерода гуминовых и фульвокислот (табл. 12). Эта величина для черноземов равна 2, для серых лесных и каштановых почв — 1, для почв, расположенных южнее или севернее, — 1.Таблица 12Среднее содержание и состав гумуса распространенных типов почв,% (по данным М. М. Кононовой, С. В. Александровой,
Н. П. Бельчиковой и Н. А. Титовой, 1964)Почвы Гумус Относительное содержание углерода Отношение гумусовых кислот к фульво-кислотам
Гуминовые кислоты Фульво-кислоты
Подзолистые Серые лесные Черноземы (мощные и обыкновенные) Каштановые Бурые сухостепные Сероземы светлые Красноземы 2,5-4,0 4,0-6,0
7,0-10,0 1,5-4,0 1,0-1,2 0,8-1,0 4,0-6,0 12-30 25-30 35-40 25-35 15-18 17-23 15-20 25-30 25-27 15-20 20-25 20-23 25-33 22-28 0,6-0,8 1,01,5-2,5 1,2-1,5 0,7 0,7 0,6-0,8При изучении географических закономерностей расщепления гумуса было замечено, что степень его накопления не просто зависит от радиационного баланса, а определенным образом связана с атмосферным увлажнением.Американский почвовед Г. Йенни (1948) установил сложную математическую функциональную зависимость между гидротермическими условиями и содержанием азота в почвах Великих равнин США. В этих районах с возрастанием увлажнения увеличивается содержание азота, однако при невысокой среднегодовой температуре содержание азота (следовательно, и гумуса) возрастает энергично, а при повышенных среднегодовых температурах количество азота в почве увеличивается незначительно даже при большом увлажнении.Русский почвовед В. Р. Волобуев (1963) проанализировал влияние гидротермических условий на гумусонакопление для почв земного шара. Он установил, что максимальные значения запасов гумуса свойственны почвам с невысокими годовыми температурами, где количество поступающих осадков близко к испарению. Большое увлажнение влечет за собой увеличение запасов гумуса только при повышении термических условий; при недостаточно высокой среднегодовой температуре повышение Увлажнения приводит к уменьшению запасов гумуса. Это объясняется процессами вымывания гумусовых веществ из почвы.Гумусовые вещества играют важную роль в почвообразовании. В гумусе аккумулированы азот и элементы зольной пищи растений. Он в значительной степени определяет поглотительнуюспособность почв, оказывает воздействие на формирование структуры верхних горизонтов почвы и на ее физические свойства. Фульвокислоты активно участвуют в переводе химических элементов из минеральной части почв в подвижное состояние. Гуминовые кислоты в малых дозах влияют на развитие растений в качестве активаторов роста. Поэтому изучение природы органической части почвы, условий генезиса и закономерностей распространения гумусовых веществ — важная задача почвоведения.
39.Почвенный раствор.Источники воды в почве,состав почвенного раствора,концентрация,реакция среды. Почвенный раствор — жидкая фаза почвы вместе с растворенными в ней веществами. Атмосферные осадки, соприкасаясь с твердой фазой почвы, растворяют различные соединения и превращаются в почвенный раствор. В нем содержатся органические кислоты и их соли, а также нитраты, фосфаты, сульфаты, хлориды, карбонаты и др. В растворе почв лесолуговой зоны (подзолистых, дерново-подзолистых) преобладают органические соединения, а минеральные соли (нитраты, фосфаты) содержатся в незначительных количествах. В южных почвах (каштановых, сероземах) в основном присутствуют минеральные вещества, в черноземах содержание органических и минеральных веществ примерно одинаковое.Концентрация почвенного раствора зависит от почвообразующих пород и климатических условий. Тундровые, подзолистые, серые лесные почвы, черноземы и красноземы имеют слабоминерализованный почвенный раствор; каштановые, бурые полупустынные почвы и сероземы более минерализованы; солонцы, солончаки сильно минерализованы.Незасоленной считается почва, в 1 л почвенного раствора которой находится менее 2 г солей. Низкая концентрация почвенного раствора характерна для почв северных и центральных областей нашей страны. Южные засоленные почвы содержат в 1 л почвенного раствора от 5 до 100 г солей. Соли препятствуют поступлению воды в корни растений, поэтому на засоленных почвах могут произрастать только солевыносливые растения, у которых клеточный сок имеет высокое осмотическое давление. Полевые культуры на таких почвах не могут произрастать, поэтому важно знать состав и концентрацию солей. Засоленные почвы содержат такие легкорастворимые соли, как карбонаты натрия, сульфаты натрия и магния, хлориды натрия, кальция и магния.
Почвенный раствор имеет большое значение, так как он является основным источником питания растений. Образование почвенных горизонтов связано с передвижением и концентрацией почвенного раствора.Состав и концентрацию почвенного раствора можно регулировать с помощью различных приемов. Так, для увеличения содержания элементов питания в почву вносят удобрения. На засоленных почвах избыток растворенных солей удаляют путем промывания.Реакция почвы зависит от соотношения в ней свободных ионов Н+ и ОН-. Если в почвенном растворе концентрации этих ионов одинаковы, то реакция будет нейтральной, при Н+ > ОН- реакция кислая, при Н+ < ОН- — щелочная.Нейтральную реакцию имеет дистиллированная вода. При температуре 22 °С 1 л воды распадается на ионы в количестве 1/10 000 000 грамм-молекулы = 10-7 моль. Абсолютные показатели концентрации ионов водорода очень малы и ими неудобно пользоваться, поэтому для обозначения реакции почвы введен показатель рН — десятичный отрицательный логарифм концентрации ионов водорода в граммах на 1 л раствора, взятый с обратным знаком. Так, если концентрация иона Н+ в 1 л равна 0,001 г, то рН = 3; если 0,0001, то рН = 4 и т. д. Реакцию почв определяют с помощью приборов рН-метров или колориметрически по изменению окраски индикатора, сравнивая ее со шкалой.Реакция различных почв (рН) колеблется от 3,5 до 8...9 и выше. Так, торф верховых болот имеет сильнокислую реакцию (рН < 4), подзолистые и дерново-подзолистые почвы — кислую (рН 4...6), черноземы — близкую к нейтральной (рН 6,6...7,1), солонцы и солончаки — щелочную (рН 8...9). Наиболее благоприятная для роста и развития большинства сельскохозяйственных культур реакция нейтральная и близкая к нейтральной (слабокислая и слабощелочная). Сильнокислая и особенно сильнощелочная реакция угнетающе действует на корневые системы и обмен веществ растений.
40.Почвенный воздух.Его состав,отличие от атмосферного воздуха,воздухообмен с атмосферой,значение для растений. Воздух (атмосферный и почвенный) необходим растениям как источник кислорода для дыхания, азота и углекислого газа — для питания. Он необходим также для протекания в почве микробиологических процессов. Газообмен между почвенным и атмосферным воздухом совершается под влиянием многих причин, из которых наибольшее значение имеют: диффузия газов, колебание атмосферного давления; суточное изменение температуры: ночью (при охлаждении почвы) объем тазов в ней уменьшается и засасывается атмосферный воздух, происходит «вдох», а днем при нагревании газы в ней расширяются и выходят в атмосферу, происходит «выдох», что получило название «суточного дыхания почвы»; ветер, изменение влажности почвы, наличие или отсутствие растительного покрова, степень уплотнения почвы, наличие корки на ее поверхности.
Улучшению состава почвенного воздуха способствуют следующие мероприятия: соблюдение правильных севооборотов, рациональная обработка почвы, обогащение ее органическим веществом, внесение извести на кислых и гипса — на солонцеватых почвах, дренаж, грядковые, гребневые посевы и посадки и др.
41.Гранулометрический состав.Определение понятий,методы исследования,основные фракции по мех составу. Гранулометри́ческий соста́в (механический состав, почвенная текстура) — относительное содержание в почве, горной породе или искусственной смеси частиц различных размеров независимо от их химического или минералогического состава. Гранулометрический состав является важным физическим параметром, от которого зависят многие аспекты существования и функционирования почвы, в том числе плодородие. Методы определения гранулометрического состава грунтов можно разделить на прямые и косвенные.К прямым относятся методы, основанные на непосредственном (микрометрическом) измерении частиц в поле зрения оптических и электронных микроскопов или с помощью других электронных и электронно-механических устройств. В практике прямые (микрометрические) методы не получили широкого распространения.К косвенным относятся методы, которые базируются на использовании различных зависимостей между размерами частиц, скоростью осаждения их в жидкой и воздушной средах и свойствами суспензии. Это группа методов, основанных на использовании физических свойств суспензии (ареометрический, оптический и др.) или моделирующих природную седиментацию (пипеточный, отмучивания и др.).Ареометрический метод основан на последовательном определении плотности суспензии грунта через определенные промежутки времени с помощью ареометра. По результатам определений рассчитывают диаметр и количество определяемых частиц по формуле или с помощью номограммы. Этим методом определяют содержание в грунте частиц диаметром менее 0,1 мм. Содержание фракций крупнее 0,1 мм определяют ситовым методом.Устройство ареометра основано на законе Архимеда: всякое погруженное в жидкость тело теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость. При постоянном объеме тела, погруженного в жидкость, более тяжелой жидкости будет вытеснено меньше, а более легкой – больше. Таким образом в легкую жидкость тело будет погружено на большую глубину, в тяжелую на меньшую. Следовательно, чем больше концентрация суспензии, тем больше ее плотность и меньше глубина, на которую погружается в нее ареометр.При отстаивании суспензии частицы грунта, подчиняясь закону силы тяжести, падают на дно сосуда, и плотность суспензии уменьшается. Соответственно ареометр по мере выпадения частиц постепенно погружается в суспензию глубже и глубже.Пипеточный метод используется для определения гранулометрического состава глинистых грунтов в комбинации с ситовым. Этот метод основан на разделении частиц грунта по скорости их падения в спокойной воде.Через определенные интервалы времени пипеткой из суспензии грунта с различных глубин отбирают пробы, которые затем высушивают и взвешивают.К косвенным методам также относится и полевой метод Рутковского, который дает приближенное представление о гранулометрическом составе грунтов. В основу метода положены:1) различная скорость падения частиц в воде в зависимости от их размера; 2) способность глинистых частиц набухать в воде.С помощью метода Рутковского выделяют три основные фракции: глинистую, песчаную и пылеватую. В полевых условиях на практике этот метод целесообразно применять для определения песков пылеватых и супесей.В особую группу выделяют методы определения размеров частиц с помощью ситовых наборов. Они занимают промежуточное положение между прямыми и косвенными методами и широко используются в практике самостоятельно или в комбинации с другими методами.Ситовой метод – один из основных в практике исследований грунтов для строительства. Метод используется для определения гранулометрического состава крупнообломочных и песчаных грунтов, а также крупнозернистой части пылевато-глинистых грунтов.Сущность метода заключается в рассеве пробы грунта с помощью набора сит. Для разделения грунта на фракции ситовым методом без промывки водой применяют сита с отверстиями диаметром 10; 5; 2; 1; 0,5 мм; с промывкой водой – сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм. Ситовой метод с промывкой водой обычно применяют для определения гранулометрического состава мелких и пылеватых песков. 42.Водно-физические свойства и минералогический состав различных фракций гранулометрического состава почв.