авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 10 |

«ПОЧВОВЕДЕНИЕ ДОПУЩЕНО ФЕДЕРАЛЬНЫМ АГЕНТСТВОМ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА В КАЧЕСТВЕ УЧЕБНИКА ДЛЯ СРЕДНИХ СПЕЦИАЛЬНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 250202 «ЛЕСНОЕ И ...»

-- [ Страница 3 ] --

Появление высших растений на поверхности породы влечет за собой два важных следствия. Первое заключается в том, что покров из высших растений охватывает корневой системой большую толщу рыхлой породы и извлекает из нее неизмеримо больше питательных веществ. Зольные элементы, псаупившие в растения, через определенный промежуток времени снова возвращаются с растительными остатками в рыхлую породу, но уже в форме других соединений и не в те слои породы, из которых они были извлечены растениями. Под влия­ нием растительности изменяются формы зольных соединений, и они передви­ гаются в толще породы из сравнительно глубинных ее слоев на поверхность.

Вторым следствием является отложение на земной поверхности раститель­ ных остатков, которые состоят из различных органических соединений, богатых химической энергией. В процессе их разложения эта энергия постепенно высво­ бождается и вызывает в горной породе новые специфические процессы и явле­ ния, которые ускоряют ее выветривание. Одновременно с этим при разложении растительных остатков образуются новые органические вещества гумусовые, которые с трудом подвергаются дальнейшему разложению и постепенно накап­ ливаются на поверхности горной породы.

С появлением высших растений интенсивность биологического круговорота веществ возрастает. Они корнями проникают в породу на значительную глубину и как бы перекачивают питательные вещества из глубоких слоев в верхние. По­ этому на второй стадии почвообразования происходит дальнейшее накопление в поверхностном слое породы элементов питания. При этом количество их уже в несколько раз превышает возможное единовременное содержание в произ­ растающей здесь растительности и живых организмах. Сильнее проявляется дифференциация породы, появляются генетические горизонты, отличающиеся от породы не только по цвету и другим морфологическим признакам, но и по химическому составу. Одновременно с этим в зоне распространения корней и деятельности микроорганизмов начинается образование структуры почвы. по­ являются новообразования (специфические вещества, которых раньше не было в породе).

К концу второй стадии почвообразования происходит определенная ста­ билизация некоторых свойств и признаков. Например, содержание гумуса в почве колеблется от года к годувнезначительном интервале. Стабилизируются мощность отдельных генетических горизонтов, запасы питательных веществ И ------------------------60 ~ т.д эта стадия почвообразования может продолжаться несколько сотен и даже тысячу лет.

на последней, третьей стадии своего развития почва характеризуется устой­ чивым биологическим круговоротом веществ. Каждый цикл его, как правило, повторяет предыдущий. При этом в круговорот вовлекаются вещества, ранее уже прошедшие через него. Поэтому состав почвы и ее основные свойства оста­ ются стабильными длительное время.

таким образом, благодаря жизнедеятельности живых организмов на фоне большого геологического круговорота веществ возникает малый биологичес­ кий круговорот, а вместе с ним первичное изменение рыхлых горных пород, или первичный процесс почвообразования. При увеличении числа организмов на единице площади все большее количество элементов питания перехватыва­ ется ими из геологического круговорота и удерживается в форме живого орга­ нического вещества.

Под воздействием живых организмов и органических кислот происходят глубокие изменения и в минеральной части материнской породы, которая с те­ чением времени разделяется на слои горизонты, отличающиеся друг от друга как по своим свойствам, так и по внешнему виду. В конечном итоге формируется совершенно новое естественно-историческое тело почва.

1.2. Факторы почвообразования На развитие почвообразо·вательного процесса огромное влияние оказывают следующие факторы, выделенные В.В. Докучаевым: климат, растительность и животный мир, почваобразующие (материнские) породы, рельеф местности, возраст страны (время). Впоследствии В.Р. Вильяме выделил еще один фак­ тор хозяйственную деятельность человека.

Под фокторами почвообразования понимаются внешние по отношению к почве компоненты природной среды, под воздействием и при участии которых формируется почвенный покров земной поверхности.

Функциональную взаимосвязь между почвенным покровом и главнейшими Факторами почвообразования В.В. Докучаев выразил формулой:

П =f (К, О, Г, Р) Т, где П - почва;

К - климат;

О - организмы (биологический фактор);

Г горные почваобразующие породы;

Р - рельеф;

Т- время.

Климат. Под атмосферным климатом понимается среднее состояние ат­ Мосферы той или иной территории, характеризуемое средними показателями Метеорал д огических элементов (температура, осадки, влажность воздуха и т. д.), и ающими представление об амплитудных колебаниях в течение суток, сезонов Целого года.

для nознания природы почвенных процессов важнейшее значение имеют Не~матические показатели, характеризующие температурные условия и увлаж­ би ие, nоскольку с ними тесно связаны водно-температурный режим почв и алогические процессы.

61 _ ~ -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ ~~~------- Главным источником энергии для биологических и nочвенных nроцессов яв­ ляется солнечная радиация, а основным источником увлажнения атмосферные осадки. Солнечная радиация nоглощается земной nоверхностью, а затем nостеnен­ но излучается и нагревает атмосферу. Влага осадков, nоnадая в nочву, nоглощает­ ся растениями и возвращается в атмосферу через трансnирацию или в результате физического исnарения. Таким образом устанавливается nостоянный теnло- и влагаобмен между nочвой и атмосферой. В nроцессе этого обмена формируется гидратермический режим nочвы, который является важнейшим ее свойством.

Основой для выделения главных термических групn кл и матов являются сум­ мы среднесуточных темnератур выше 10" С за вегетационный nериод.

Сумма активных температур( 1о·с) Группа кл и матов Холодные (полярные) менее боо· Холодно-умеренные (бореальные) 600-2000.

~ ------~ Тепло-умеренные (суббореальные) 2000-3ВОО• - Теплые (субтропические) 3800-8000' )Каркие(тропические) более 8000' Кл и маты расnолагаются в виде широтных nоясов, окружающих земной шар.

Пояса характеризуются тиnами растительности и nочв, варьирующимися в ши­ роких nределах в зависимости от увлажнения. Они nолучили название nочвен­ но-бисклиматических nоясов.

По условиям увлажнения осадками nри nочвенных исследованиях различа­ ют шесть главных групn кл и матов:

Коэффициент увлажнения по Высоцкому-Иванову Группа климатое более Очень влажные 1, 1,33- Влажные Полувлажные 1-0, Полусухие 0,55-0, Сухие 0,33-0, Очень сухие менее 0, Критерием такого разделения служит отношение количества осадков к исnа­ ряемости, nолучившее название коэффициента увлажнения.

Разносторонняя роль климата как фактора nочвообразования проявляется в следующем.

Климат- важный фактор развития биологических и биохимических nро­ 1.

цессов. Сочетание темnературных условий и увлажнения обусловливает тиn растительности, темnы создания и разрушения органического вещества, соаав nочвенной микрофлоры и фауны.

Атмосферный климат оказывает влияние на водно-воздушный, темпе­ 2.

ратурный и окислительно-восстановительные режимы nочвы.

3. С климатическими условиями тесно связаны nроцессы nревращения ми· неральных соединений в nочве.

4. Климат оказывает большое влияние на nроцессы ветровой и водной эрозиИ nочв.., -------~-----, ------------- """"'""'"·--------ПОЧВОВЕДЕНИЕ--------- растительность и животный мир. Важнейшим фактором почвообразо­ вания является рааительноаь. В зависимоаи от климатических условий фор­ мируются различные рааительные формации. В.Р. Вильяме выделил несколько растительных формаций: деревя~иаую, луговую, аепную и пуаынную;

в наао­ ящее время выделяют еще лишаиниково-моховую.

деревяниаая рааительная формация предаавляет совокупноаь древесных, кустарниковых и полукуиарниковых рааений. Органическое вещеаво лесных подстилок разлагается микроскопическими грибами, аэробными и анаэробными бактериями.

Луговая рааительная формация предаавлена луговыми рааениями. Орга­ ническое вещеаво корневого опада и дернины преимущеавенно разрушается анаэробными бактериями.

Степная рааительная формация образуется травяниаыми рааениями, сре­ ди которых значительная чааь предаавлена эфемерами. Разлагается органи­ ческое вещество травяного войлока аэробными бактериями. В нааоящее время луговая и степная рааительные формации объединены в группу травяниаых формаций.

Пустынная рааительная формация предаавлена редкой рааительноаью пустыни, а также микроорганизмами, в чааноаи хемотрофными бактериями, использующими химическую энергию окисления минеральных соединений, во­ дорослями, аэробными и анаэробными бактериями, грибами.

Лишайниково-моховая формация главным образом образуется лишайника­ ми и мхами;

органическое вещеаво разлагается грибами и бактериями. Разло­ жение органического вещеава замедленно.

Для лишайниково-моховой формации характерны тундрово-глеевые, для деревянистой подзолиаые, для луговой дерновые, для аепной черно­ - - земы и каштановые и для пуаынной рааительной формации бурые почвы и сероземы.

Все разнообразие зеленых рааений можно разделить на две группы: дере­ вянистые и травяниаые. Деревяниаые рааения характеризуются большой про­ должительностью жизни, глубокой многолетней корневой сиаемой, небольшой величиной корневого опада. Основная масса опада отлагается на поверхноаи nочвы в виде лесной подаилки. Травяниаые рааения живут непродолжитель­ ное время, надземная чааь их ежегодно полноаью отмирает. Они оаавляют большую массу корнейопадав толще и травяной войлок на поверхноаи почвы.

По срокам жизни травяниаые рааения разделяются на группы: эфемерные и однолетние, двулетние и многолетние. Эфемерные рааения заканчивают раз.

вит ие к середине лета, однолетние - к концу вегетационного периода, двулет ние, или условно многолетние - за 2 года. Многолетние рааения, к которым относится большая чааь корневищных и корнеотпрысковых злаков, живут бо­ лее 2 лет.

м Зеленые рааения, используя энергию солнечных лучей, углекислоту, воду и б инеральные соли, способны образовывать органическое вещеаво, вовлекая в ио~огический круговорот огромное количеаво элементов питания.

зу азличные виды рааений, избирательно потребляя элементы питания, обра­ ют органическое вещеаво, несколько отличающееся химическим соаавом _ и ~ бз -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ---------- свойпвами. Корневые сипемы рапений изменяют своими выделениями свойс­ тва материнских пород, рыхлят их, увеличивают вода- и воздухопроницаемопь, особенно в самых верхних слоях почв. Огромное количепво корешков травя­ нипых рапений, пронизывающих верхние слои почвы, способпвует образова­ - нию комочков пруктурных отдельнопей, а корневые выделения разложе­ нию минералов и развитию микроорганизмов. При разложении органических вещепв образуются новые органические соединения, кислоты и соли, которые взаимодейпвуют с горной породой. Рапительный покров оказывает разнопо­ раннее влияние на окружающую среду, предотвращая пок выпадающих атмос­ ферных осадков и смыв почвы, изменяя температуру, влажнопь воздуха и почв.

Роль микроорганизмов в почвообразовании не менее значительна, чем роль рапений. Микроорганизмы выделяют разнообразные ферменты, способ­ пвующие протеканию в почвах многочисленных реакций. Разлагая органичес­ кое вещепво и минералы, микроорганизмы учапвуют в образовании органо­ минеральных коллоидных соединений.

Микроорганизмы, разлагающие органическое вещепво, разделяются на три большие группы: аэробные бактерии, анаэробные бактерии и грибы.

Аэробные бактерии это микроорганизмы, которые могут жить и размно­ жаться при свободном доступе кислорода;

отсутпвие кислорода вызывает их гибель.

Анаэробные бактерии развиваются без доступа кислорода. Они разделяются на факультативные, живущие в присутпвии кислорода и без него, и облигатные, погибающие в присутпвии кислорода.

Грибы обширная группа организмов. Наибольшее влияние оказывают микроскопические грибы-актиномицеты, которые учапвуют в разложении клет­ чатки, лигнина, органических вещепв почвы, в образовании гумуса. Значитель­ ную роль играют также плесневые и другие микроскопические грибы.

Водоросли хлорофиллоносные микроорганизмы, принимают учапие в образовании органического вещепва, гумуса, в первичных процессах почвооб­ разования.

Пропейшие одноклеточные животные (жгутиковые, корненожки, инфузо­ рии), подвижны, аэробны. Считается, что они питаются почвенными бактериями.

2 5-сантиметро­ Количепво микроорганизмов в почве огромно, их масса в вом слое почвы может допигать 5-7 т на 1 га. Они освобождают все основные элементы питания как органического, так и минерального вещепва почвы, под их влиянием синтезируются особые перегнойные кислоты, окрашивающие верх­ ний слой почв в черный цвет и оказывающие сущепвенное влияние на мине­ ральную чапь почвы.

Большая роль в почвообразовании принадлежит дождевым червям, проде­ лывающим в почвах ходы, иногда на глубине до 12 м. Большая чапь червей живет в верхнем полутораметровом слое почвы. Проделывая ходы в почве, дож­ девые черви аэрируют ее, способпвуя развитию корневой сипемы рапений.

За год дождевые черви способны перерабатывать до 100 т липьев и выбросить или перемешать 120-130 т земли на каждом гектаре.

Значительная чапь насекомых в разные периоды своей жизни находится либо в лесной подпилке или травяном войлоке, либо на некоюрой глубине в -------------------------64, """'"'~---..--------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - "''''""" nочве. они размельчают рааительные оаатки, питаются ими, тем самым изме­ няя их, проделывая ходы и п~лоаи в ве~хних слоях почвы, рыхлят их, оказывая влияние на водно-воздушныи и пищевои режимы почвы.

роль млекопитающих в почвообразовании сравнительно невелика. Только небольшая чааь их живет в почве это суслики, мыши-землеройки и полевки, к~оты и другие мелкие животные.

микроорганизмы, насекомые, дождевые черви и млекопитающие активно разрушают органическое вещеаво, минерализуют его, обеспечивая круговорот элементов питания, без которого неваэмажен почвообразовательный процесс.

материнские, или почвообраэующие, породы. Они оказывают сущес­ твенное влияние на почвообразовательный nроцесс, поскольку почвы долгое время сохраняют их химические и водно-физические свойава, а также минера­ логический и механический соаавы. На горных породах, содержащих большое количество химических элементов, необходимых для питания рааений, фор­ мируются более плодородные почвы. Наиболее богатые почвы развиваются, например, на карбонатных суглинках, тогда как на песках они беднее, но час­ то оказываются лучше аэрированными, теплее. В зависимоаи от материнских пород меняется соаав рааительноаи. Так, на песчаных почвах формируются сосняки, а на суглиниаых травяниаая лугово-аепная рааительноаь;

изме­ няется и тип почвообразования.

Рельеф. Определяется характером чередования повышенных и понижен­ ных участков. В зависимоаи от соотношения высот возвышенного и понижен­ наго участков различаюттри вида рельефа:

микрорельеф - мелкие элементы рельефа с колебаниями высот от долей до нескольких метров;

мезорельеф - формы средних размеров, разница между наиболее возвы­ шенными и пониженными чааями доаигает нескольких десятков метров;

мокрорельеф колебания высот от нескольких десятков до сотен метров.

Выделяют равнинные и горные формы рельефа. Виды микрорельефа: за­ падины, блюдца, мелкие лощины, неглубакие промоины, бугорки, холмики, кочки. Мезо- и макрорельеф подразделяют на несколько видов:

плато наиболее возвышенная чааь водораздела, переходящая в скло­ ны;

терраса более или менее ровная поверхноаь, ограниченная с одной по­ раны склоном вниз, с другой вверх;

холм-небольшое округлое возвышение, основание которого во много раз больше высоты· бугор - отлича~тся меньшими размерами;

грива, гряда, увал - удлиненные возвышения, длина их во много раз боль­ ше ширины.

н Сочетание элементов рельефа может создавать различные формы поверх в оьсти: пологоволнистый рельеф - ряд чередующихся широких пологих по­ IШени' вь и с такими же понижениями;

волниаый рельеф склоны более ясно хаiРажены, а водоразделы сближены;

гривиаый, грядовой, увалиаый рельеф льрфактеризуется продолговатыми формами (название дается по элементам ре е а).

~-------------------- -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ -~~~------ Рельеф оказывает существенное влияние на климатические условия, жизнь растений, животных, микроорганизмов, характер образования и разложения ор­ ганических веществ, на почвообразовательный процесс в целом. Горный рельеф обусловливает формирование вертикальных климатических и растительных зон.

Мезорельеф влияет на перераспределение влаги, поверхностный и внутрипоч­ венный стоки, формирование водного режима и связанного с ним растительного покрова. В зависимости от экспозиции склонов меняется количество тепла, посту­ пающего в почву. Северные склоны получают его меньше, южные больше. Пере­ распределение тепла и влаги оказывает влияние на состав и обилие растительного покрова. Микрорельеф изменяет количество поступающей влаги, заметно влияя на глубину промачивания почв, солевой режим и состав травянистых растений.

Воэраст почв. Как и всякое природное тело, почва развивается во времени и имеет определенный возраст. Различают понятие абсолютного и относитель­ ного возраста почв.

Абсолютный возраст- время, прошедшее с начала формирования почвы до на­ стоящего момента. Возраст почвенного по крова Земли очень сильно различается в зависимости от геологической истории и современных геологических процессов.

Исследования В.В. Докучаева свидетельствуют о том, что 1 см гумусового го­ ризонта образуется примерно за 100 лет. В 188З г. он обнаружил на стенах Ста­ ро-Ладожской крепости, построенной в 1116 г., слой буровато-дерновой почвы 10- мощностью см.

Наиболее древними являются почвы плато и денудационных равнин субтро­ пических и тропических областей, не Подвергавшихея оледенениям и сохранив­ шихся с третичного времени. Их возраст измеряется миллионами и десятками миллионов лет. За это время почвообразование неоднократно меняло свою направленность, и многие реликтовые свойства сохранились в профиле почв.

Такие почвы называют поли генетическими. На территории России они встреча­ ются очень редко, в основном на третичных отложениях. Наиболее молодыми являются аллювиальные почвы речных долин на современных аллювиальных отложениях. Их возраст измеряется часто сотнями, десятками лет и даже не­ сколькими годами. Основная часть почв территории европейской части России имеет послеледниковый, голоценавый возраст порядка тыс. лет. За это 10- время сфермиравались зрелые почвы зонального ряда (подзолистые, серые лесные, черноземы и др.). Абсолютный возраст гумусовых веществ нижней час­ ти профиля черноземов достигает 7-8 тыс. лет.

Термин относительный возрастпочв введен В.Р. Вильямсом, который отмечал, что при одинаковом абсолютном возрасте территории почвы могут быть эволю­ ционно различны, т.е. могут находиться на разных стадиях развития: одни в начальных стадиях, а другие- значительно развиты. Различия в эволюции почв взаимосвязаны с различиями растительного покрова материнских пород, рель­ ефа и других местных условий, влияющих на почвообразование.

Относительный возраст характеризует зрелость - степень развития конкрет­ ной почвы, соответствие ее профиля факторам почвообразования.

В процессе почвообразования каждая почва проходит ряд последовательных стадий (Г. Иенни, 1948;

Б.Г. Розанов, 1988). Первая стадия начального, или первич­ ного почвообразования сменяется стадией развития, в которой формируется пол. ------------------------ББ ""'"'""''"'"'"""~~------- ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - норазвитый зрелый почвенный профиль, соответствующий факторам почвообразо­ вания. При этом достигается следующая стадия квазиравновесия, или, по термино­ логии западноевропейских ученых,- «климаксное» состояние. В этой стадии почва может находиться длительное время, постепенно сменяясь стадией эволюции.

эволюция почв связана с саморазвитием экасистемы или с изменением одно­ го или нескольких факторов почвообразования - климата, растительности, уровня грунтовых вод, опускания-поднятия территории, хозяйственной деятельности че­ ловека и др. Стадия эволюции сопоставима со стадией развития и ведет к новому квазиравновесному состоянию. Таких циклов почвообразования на одном и том же субстрате может быть несколько. Длительность стадий зависит от факторов поч­ вообразования. На рыхлых породах они протекают значительно быстрее, чем на плотных массивно-кристаллических. В связи с этим на плотных породах часто на­ блюдаются слаборазвитые почвы, сохранившие в себе в основном свойства пород и в меньшей степени зональные признаки. Такие почвы часто называют молодыми, или литогенными в отличие от зрелых почв с хорошо сформированным профилем.

Влияние хоэяйственной деятельности человека (антропогенный фактор) на почвообразование проявляется в регулировании состава и характе­ ра растительности, изменении свойств самих почв и процессов, протекающих в них. На огромных лесных и сельскохозяйственных территориях производят ме­ ханизированную обработку почв, при которой уничтожается естественная рас­ тительность, эксплуатируются леса, проводятся мелиоративные работы, вносятся органические, бактериальные и минеральные удобрения. Происходит изменение естественных физических и химических свойств почв, приостанавливаются не­ желательные для человека направления процессов почвообразования, изменя­ ются биологические свойства. При увеличении, например, содержания кальция (известковании) в почве становится больше органического вещества, меняется реакция среды, возрастает количество микроорганизмов и элементов питания;

в результате повышается плодородие почвы. Осушение приостанавливает болот­ ный процесс, а орошение в засушливых районах создает условия для накопления органического вещества в почвах, повышая плодородие почв и урожай растений.

В результате хозяйственной деятельности человека изменяются характер и интенсивность биологического круговорота веществ, почвы дополнительно по­ лучают органическое вещество и элементы питания, формируется мощный па­ хотный горизонт, создаются окультуренные почвы с повышенным плодородием.

Различной хозяйственной деятельностью охвачено 500 млн га земель. Однако ~рименение неправильных приемов ведения хозяйства вызывает развитие не лагоприятных почвообразовательных процессов: заболачивания, засоления, Разрушения органического вещества, потери элементов питания.

Таким образом, почвообразование начинается с момента формирования Малого биологического круговорота веществ. В отличие от материнской поро­ ды в почв н ах содержится органическое вещество, являющееся одним из основ с:1х, источников элементов питания растений и обусловливающее важнейшее влоиство почвы - плодородие, уровень которого неуклонно повышается под и~нием хозяйственной деятельности человека.

ни заимосвяэь факторов почвообраэования. Факторы почваобразова­ я оказывают специфическое воздействие на образование почв и не могут --------------------- -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ---------- быть заменены друг другом. В этом смысле они равнозначимы. Каждый из них играет свою роль в процессах обмена материей и энергией между почвой и ок­ ружающей ее природной средой.

Все факторы почвообразования взаимосвязаны и действуют одновремен­ но, оказывая влияние не только на интенсивность биологического круговорота и почвообразования, но и друг на друга. Так, изменение микроклиматических условий может вызвать смену растительного покрова и почв. Почвы в свою оче­ редь могут оказать воздействие на смену растительности и изменить микрокли­ матическую обстановку.

Глава МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ 2.

В результате процессов выветривания горных пород накапливаются обломки различной величины, механически перемешанные поддействием силы тяжести, ветра и воды. Эти обломки и образуют материнские рыхлые породы.

Минералогический состав 2.1.

Минеральная часть составляет массы почвы, за исключением орга­ 80-90% ногенных почв, в которых ее доля может уменьшаться до Минераль­ 10-15%.

ные частицы почвы представляют собой продукты выветривания горных по­ род, поэтому ее минералогический состав находится в тесной зависимости от состава породы, на которой она сформировалась. Однако в действительности минералогический состав почв о1пичается от состава почваобразующих по­ род. Например, полевые шпаты в магматических породах занимают домини­ рующее положение (около 60%), а в почве их содержится около Вместе 20%.

с тем в тех же породах на долю кварца приходится всего а в почвах 12%, около Объясняется это различной устойчивостью минералов. Наиболее 60%.

устойчив кварц, второе место занимают полевые шпаты, третье роговые обманки, четвертое слюды. При выветривании эти минералы дробятся с различной скоростью, поэтому более прочные дольше сохраняются в почве, а менее прочные быстрее разрушаются, продукты их распада вступают в ре­ акции с другими химическими веществами, что ведет к образованию новых минералов.

Следовательно, в процессе выветривания горных пород и последующе­ го почвообразования изменяется состав минеральной части почвы. При этом происходит относительное накопление таких первичных минералов, как кварц и полевые шпаты. Из вторничных минералов в почвах широко распространены минералы группы монтмориллонита, каолинита, гидрослюд, хлоритов и смеша· нослойных минералов, а в засушливых условиях еще и некоторые простые соли:

сода, гипс, мирабилит, галит и другие.

Минералогический состав почв существенно влияет на их лесарастительные свойства. Установлено, что на песчаных кислых почвах даже сосна растет плохо только потому, что в этих почвах содержится мало минералов, богатых кальци· ем. Известкование почв приводит к значительному улучшению роста насаж,це· ний. В составе их после известкования могут появиться и хорошо расти д_Ja)l('e·,··[ лиственные породы.

_ -------------------------БВ _,,.,"""'"""'""'_.....-------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - z.z. гранулометрический (механический) состав материнских горных пород и почв свойства рыхлых пород в значительной степени зависят от размера и соот­ ношения составляющих их частиц. Соотношение частиц разного размера, вы­ раженное в процентах, называется механическим (или гранулометрическим) составом, а отдельные частицы более или менее одинакового размера - ме­ ханическими элементами.

все многообразие почв по гранулометрическому составу можно разделить (классифицировать) на несколько групп или фракций с характерными для них физическими и химическими свойствами. В России наибольшее распростране­ ние получила классификация механических элементов, разработанная А. Н. Саба­ ниным и В.Р. Вильямсом и уточненная впоследствии Н.А. Качинским (табл. 2.1).

механический состав почвы существенно влияет на ее водные, воздушные, ме­ ханические и химические свойства, а также отражает минеральный состав. Кам­ ни, галька и хрящ обладают «провальной» водопроницаемостью и образуются из крупных обломков первичных минералов и горных пород. Песок состоит преиму­ щественно из первичных минералов, быстро пропускает воду, плохо ее удержива­ ет, поэтому песчаные отложения обычно хорошо аэрированы (табл. 2.2). По мере уменьшения размеров песчаных частиц уменьшается скорость впитывания воды и увеличивается влагоемкость. Пыль содержит значительное количество вторичных минералов, которые в присутствии воды могут разбухать, в таком случае появляют­ ся новые свойства почв пластичность и липкость. Ил содержит вторичные гли­ нистые минералы, очень сильно разбухающие в воде и почти не пропускающие воду и воздух. Илистые частицы обладают коллоидными свойствами: имеют заряд, способны к обменным реакциям, свертываются под влиянием солей. Именно они в основном удерживают в поглощенном состоянии элементы питания.

Таблица 2.1. Классификации механических элементов, принятые в почвове­ дении Название и размер Название и размер (по В Р Вильямсу) (по Н.А. Качинскому) Камни. см более более Камни, мм:

10 Щебень. см Гравий, мм: 3- крупный Песок, мм:

10- средний 7-5 крупный 1,0-0, мелкий 5-3 средний 0,5-0, Хрящ, мм:

мелкий 0,25-0, круnный Пыль, мм:

30- мелкий 5-3 0,05-0, крупная Песок. мм 0,01-0, средняя КJ!УПный 2.0-1.0 0,005-0, мелкая средний Ил, мм 1,0-0, мелкий грубый 0,5-0,25 0,001-0, nылеватый тонкий 0,25-0,05 0,0005-0, тонкий Пыль, мм Коллоиды 0,05-0.01 менее 0, Физический песок, мм более 0, СРедняя Физическая глина, мм 0,01-0, мелкая менее 0. 11л,мм 0,005-0,00 менее 0, -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - Суммы всех механических элементов, диаметр которых меньше О.О 1 мм, на­ зывают физической глиной, а чааицы крупнее 0.01 мм -физическим песком. Кро­ ме того, выделяют мелкозем чааицы мельче 1 мм и почвенный скелет- чааицы 1 мм.

крупнее Отдельные группы механических элементов по-разному влияют на свойава почвы. Это объясняется их неодинаковым минералогическим и химическим со­ аавом, различными физическими и физико-химическими свойавами.

Наиболее тонкая, коллоидная фракция: мм) соаоит из мине­ (0, ральных, органических и органо-минеральных чааиц. Она играет важнеИшую роль в аруктурообразовании и различных физико-химических процессах, про­ исходящих в почвах и определяющих их плодородие.

Ил (0,000 1-0.001 мм) соаоит преимущеавенно из высокодисперсных вто- ' ричных минералов. В меньшем количеаве в нем содержатся первичные мине­ ралы, такие как кварц, ортоклаз и мусковит. Илиаая фракция играет большую роль в создании почвенного плодородия, в физико-химических процессах, про­ текающих в почве. Она обладает высокой поглотительной способноаью, содер- · жит много гумуса и элементов зольного и азотного питания рааений.

Пыль мелкая мм) характеризуется относительно высокой (0.00 1-0, дисперсноаью, соаоит из первичных и вторичных минералов. В связи с этим обладает рядом свойав, не присущих более крупным фракциям: способна к коагуляции и аруктурообразованию, обладает поглотительной способноаью, i содержит повышенное количеаво гумусовых вещеав. Однако обилие тонкой · пыли в почвах в свободном, неагрегатированном соаоянии придает им такие неблагаприятные свойава, как низкая водопроницаемоаь, большое количес- · тво недоступной воды, высокая способноаь к набуханию и усадке, липкоаь, · трещиноватоаь, плотное сложение.

Для пыли средней (0,005-0.0 1 мм) характерно относительно высокое со­ держание слюд, придающих почве повышенную плааичноаь и связноаь. Она.

хорошо удерживает влагу, но обладает слабой водопроницаемоаью, не спо- · собна к коагуляции, не учаавует в аруктурообразовании и физико-химических процессах, протекающих в почве. Поэтому почвы, обогащенные фракцией круп-!

ной и средней пыли, легко распыляются, склонны к заплыванию и уплотнению,· отличаются слабой водопроницаемоаью.

Пыль крупная (0,01-0,05 мм) по минералогическому соааву мало отли­ чается от песчаной фракции, поэтому она обладает некоторыми физическими' свойавами песка: не плааична, слабо набухает, имеет низкую влагоемкоаь.

Песчаная фракция (0,05-1 мм) соаоит из обломков первичных минера-:

лов, прежде всего кварца и полевых шпатов. Отличается высокой водопроницае·, моаью, не набухает, не плааична, однако обладает некоторой капиллярноаью и влагоемкоаью. Поэтому на природных песках, особенно на мелкозерниаых, хорошо растут сосно~ые насаждения. Такие пески пригодны и для выращивания сельскохозяйавенных культур.

Гравий (1- 3 мм) соаоит из обломков первичных минералов. Высокое со·:.

держание его в почвах не препятавует их обработке, но придает им неблаго·•.

приятные свойава, такие как провальная водопроницаемоаь, отсутавие вода· :

подъемной способности, низкая влагоемкоаь, что делает их непригодными для ------------------------ "'"........ - - - - - - - - - - ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - произрастания сельскохозяйственных культур, а лесные насаждения на граве­ листых почвах, как правило, малопродуктивны.

Камни (крупнее 3 мм) представлены преимущественно обломками горных пород. Каменистость - отрицательное свойство почв, которое затрудняет ис­ пользование почвообрабатывающих машин и орудий, мешает появлению всхо­ дов и росту растений.

Таким образом, с увеличением размера гранулометрических элементов су­ щественно изменяются их свойства. Поэтому почвы, содержащие различное ко­ личество этих фракций, будут различаться по своим свойствам (табл. 2.2).

таблица 2.2. Физические свойства некоторых механических фракций Размер фракций, мм ф изические свойства 3-2 1,5-1,0 0,5-0,25 0,05-0,01 0,005-0,01 менее 0, 0,5 0,12 0,056 0, в одопроницаемость, м ;

с - - 4,5 23 в ысота капиллярного ОДНЯТИЯ ВОДЫ, СМ - - н абухание,% 16 105 - - - - более п рилипание, гjсм2 60 При уменьшении размера частичек ускоряется процесс выветривания, а сле­ довательно, и образования вторичных минералов- группы алюмосиликатов (ка­ олин, монтмориллонит), гидраокисей железа и алюминия, углекислых солей Са, К, что подтверждается валовым (полным) химическим анализом (табл.

Mg, 2.3).

Таблица 2.3. Химический состав механических фракций (чернозем, глубина 100 см) [10] Фракции, мм Оксиды,% lмgo Са О Al,O, Fe О, SiO, 0,05-0,01 0, 1,37 0, 90,75 6. 0,01-0,005 7,12 0,21 0, 88.49 1. 0,005-0,001 3,74 0, 10,71 0. 79. 0,00 l-0,00025 7,34 0, 63,10 25,21 0. 0,00025 0, 55,24 30,24 11,39 0, Таким образом, механические элементы в зависимости от размера обла­ дают различными физическими свойствами и химическим составом. Поэтому очень важно знать количество механических элементов того или иного разме­ ра в горной породе или почве. Чаще всего для этого используется несколько методов механического анализа с целью выделения всех механических фрак­ ций (группы механических элементов, состоящих из частиц, размер которых лежит в определенных пределах). Для разделения частиц более 1 мм приме­ няют ситовый анализ, используя сита различной круП"Ности. Частицы более 1 мм постепенно вовлекаются в процесс почвообразования. Для отделения 1 мм применяется метод пипетки, разработанный Н.А. Качинс­ частиц менее ким. Этот метод основан на различной скорости падения в воде частичек раз­ ного размера. Крупные частицы падают быстрее, мелкие медленнее. Для ------------------------ -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - анализа отвешивают небольшую навеску рыхлой горной породы или почвы, помещают в литровый химический цилиндр с водой, взмучивают и через оп­ ределенное время после взмучивания частиц специальной пипеткой берут пробы с различных глубин, на которых находятся частицы определенного размера после начала оседания. Пробы помещают в заранее взвешенные металлические чашечки, выпаривают из них воду и определяют массу каждой фракции. Глубину и время взятия проб вычисляют по формуле Стокса. При дальнейшем пересчете количество частиц определенной крупности вычис­ ляют в процентах к массе взятой навески. Так определяют все механические фракции мелкозема.

Для характеристики механического состава почв используют двух- и трех­ членные классификации почв по механическому составу. В настоящее время для классификации почв и грунтов используют трехчленную классификацию Н.А. Качинского. Однако самое большое распространение имеет двучлен­ ная классификация почв, разработанная сначала Н.М. Сибирцевым, а затем Н.А. Качинским (табл. 2.4). В двучленной классификации выделяют две груп­ пы частиц: физический песок - более 0,01 мм и физическую глину - менее мм;

в трехчленной три: песок мм, пыль мм и - - 1,0-0,05 - 0,05-0, 0, ил - менее мм.

0, Таблица 2.4. Классификация рыхлых горных пород и почв по механическо­ му составу (по Н.д. Качинскому) Содержание физической глины (частицы менее мм), 0, Название nочвы %к массе почвы по механическо му составу степного тиnа nочвооб ПОДЗОЛИСТОГО ТИПа солонцы и солончаки nочвообразования разования, а также крае но- и желтоземы Песок 0-5 0-5 0- рыхлый 5-10 5-10 5- связный 10-20 10-20 10- Супесь Суглинок 20-30 20-30 15- легкий 30-40 30-45 20- средний 40-50 45-60 30- тяжелый Глина 50-65 40- 60- легкая 65-80 75-85 60- средняя более ВО более более 85 тяжелая В соответствии с этой классификацией основное наименование почв по гранулометрическому составу производится по содержанию в них физичес· кой глины (0,01 мм), а дополнительное- с учетом других преобладающи~ фракций: песчаной (l-0,05 мм), пылеватой (0,05-0,00 l мм) и иловатоИ ( 0,001 мм).

Например, дерново-подзолистая почва содержит 28, l% физической глины.

доля фракции пылеватых частиц превышает содержание фракций песчаных И -------------------------72, ~·"""*----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - илистых чааиц, а количеаво ила больше, чем песка. В этом случае основное наименование гранулометрического соаава этой почвы будет «легкосуглинис­ тая», а дополнительное «иловато-пылеватая».

необходимо отметить, что классификация почв по гранулометрическому составу разработана с учетом особенноаей формирования отдельных типов почв, способноаи их глиниаой фракции к агрегированию, что зависит от со­ держания гумуса, соаава обменных катионов, минералогического соаава.

чем выше эта способносtь, тем слабее проявляются глинистые свойава при равном содержании физической глины. Поэтому аепные почвы (черноземы, желтоземы и др.) как более аруктурные переходят в категорию более тяжелых почв при большем содержании физической глины, чем солонцы и почвы под­ золистого типа. Так, из таблицы 2.4 видно, что степные почвы (например, чер­ ноземы) относятся к категории глинистых при 60-75-процентном содержании физической глины, а подзолиаые почвы при 50-65-процентном.

Полевой способ определения механического состава. Почвы разного механического соаава обладают различной плааичноаью в зависимоаи от содержания физической глины, т.е. способноаью скатываться в шнур, шар и т.д.

Используя это качеаво, разработали проаые способы определения механичес­ кого состава почв в лесу или поле, которыепоказаныв табл. 2.5.

Для того чтобы определить механический соаав почв полевым методом, об­ разец (комочек) увлажняют до теаообразного соаояния, а затем раскатывают ладонями.

Таблица Определение механического состава почв 2.5.

nолевым сnособом -- Название почвы по меха Характериаика скатывания ническому соааву шар шнур песок рыхпый не скатывается, не скатывается на руке не оаается пыли песок связанный не скатывается, не скатывается на руке оаается пыль --· - скатывается не скатывается супеси с трудом - суглинок легкий скатывается, легко скатывается, диаметр более 3 мм рассыпается 30-40 суглинок средний скатывается, скатывается, 1 до 3 мм диаметр от при раздавлива нии дает крупные трещины I4D=so ~ -~ суглинок тяжелый скатывается, при скатывается, 1 мм диаметр менее раздавпивании дает мелкие при сворачивании в r---.... трещины кольцо раарескивается :более so скатывается, скатывается, глины L 1 мм, диаметр менее при при раздавпивании трещин сворачивание в кольцо ~ ~ не образуется не раарескивается - ~---------------- Влияние гранулометрического состава 2.3.

на лесарастительные свойства почвы Гранулометрический состав оказывает большое влияние на nочвообразование и исnользование nочв. От него в значительной стеnени зависит интенсивность многих nочвообразовательных nроцессов, связанных с nревращением и накоn­ лением органических и минеральных соединений в nочве. Поэтому в одних и тех же nриродных условиях на nородах разного гранулометрического состава формируются nочвыснеодинаковыми свойствами.

Гранулометрический состав влияет на водно-физические, физика-механи­ ческие, воздушные, теnловые свойства, nоглотительную сnособность, накоnле­ ние в nочве гумуса, зольных элементов и азота. В зависимости от грануломет­ рического состава меняются условия и сроки обработки nочвы, а также нормы внесения удобрений.

Почвы nесчаные и суnесчаные легко nоддаются обработке, nоэтому издавна их называют легкими. Они обладаютхорошей водоnроницаемостью и благоnриятным воздушным режимом, быстро nрогреваются. Однако легкие nочвы имеют и отри­ цательные свойства, nрежде всего низкую влагаем кость. Поэтому на nесчаных и су­ nесчаных nочвах даже во влажных районах растения страдают от недостатка влаги.

Легкие nочвы бедны гумусом и элементами nитания растений, обладают незначи­ тельной nоглотительной сnособностью, наиболее nодвержены ветровой эрозии.

Тяжелосуглинистые и глинистые nочвы отличаются более высокой связнос­ тью и влагаем костью, лучше обесnечены nитательными веществами, богаче гу­ мусом. Обработка этих nочв требует больших энергетических затрат, nоэтому их nринято называть тяжелыми.

Тяжелые бесструктурные nочвы обладают неблагаnриятными физическими и физико-механическими свойствами. Они имеют слабую водоnроницаемость, легко заnлывают, образуют корку, отличаются большой nлотностью, лиnкостью, часто неблагаnриятным воздушным и теnловым режимами. На таких nочвах не· редко наблюдается выжимание сеянцев и саженцев древесных nород.

Лучшим комnлексом свойств обладают легкосуглинистые и среднесуглинис· тые nочвы. В стеnных районах, где расnространены черноземы с благоnриятной структурой, более ценны по гранулометрическому составу тяжелые nочвы тя· желесуглинистые и глинистые, сnособные создавать хороший заnас влаги. В се· верных районахНечерноземной зоны сдоетаточным или избыточным увлажне· нием лучшими являются легкосуглинистые nочвы.

Механический состав nочв оnределяет nродуктивность и состав насаждений.

На рыхлых и связных nесках в борах растут сосновые насаждения, на суnесчаных nочвах в суборях - сосновые насаждения с nримесью ели, дуба, лиnы, бере· зы и осины, на легкосуглинистых nочвах в сураменях и судубравах nрекрасно растут сосново-еловые или сосново-дубовые насаждения, на средне- и тяжело· суглинистых nочвах в раменях - ельники. Наилучшие условия для роста соснЫ складываются на суnесчаных, для ельников на легко- и среднесуглинистых, для дубрав на средне- и тяжелосуглинистых nочвах. Механический состав оказыва· ет большое влияние на выбор сnособов обработки nочв, оnределение доз вне· """ удобреиий и раmи""ы' ориемо::едеии' се,.еОО и оесиосо •озяй::j '"'"""""~ ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - глава З. ОРГАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ органической чааью почвы называют мертвые оаатки растений (их наземных и подземных чааей), микробов и животных в разных аадиях разложения и гу­ мификации, а также гумусовые кислоты и их соли.

з.1. Источники органического вещества почвы nервичным и главным иаочником органического вещеава почвы являются ос­ татки зеленых рааений в виде наземного опада и корней. Соотношение над­ земной и подземной чааей рааений в лесу и на лугу различно. В лесу масса корневых сиаем соаавляет примерно на лугу- массы над­ 10-30%, 60-80% земной части. В аепи у многих травяниаых рааений корневая сиаема имеет массу большую, чем надземная чааь.

Время поступления органических вещеав в почву различно. В лесу значи­ тельная часть опада поступает со второй половины лета и до поздней осени, вплоть до морозов. Моховой покров отмирает зимой, луговые травы после первых заморозков, а большая чааь аепных трав к середине лета.

в элементарном соааве органических оаатков важнейшее меао принадле­ жит четырем элементам: углероду, кислороду, водороду и азоту, из которых соао­ ит множеаво органических соединений. Из этих соединений поароены органы растений и животных или их чааи: клеточные аенки, клеточная плазма, различ­ ные защитные образования (кутикула, кора), механические элементы и т. д.

Химический состав органических оаатков разнообразен. Основную чааь массы органических оаатков соаавляет вода. В сухое вещеаво входят углево­ ды, белки, лигнин, липиды, воски, смолы, эфиры, дубильные и многие другие вещества. Так, главная масса сухого вещеава бактерий предаавлена белками.

Скорость разложения рааительных оаатков в значительной аепени зависит от их хими'1еского соаава. В древесине и хвое много лигнина, смол и дубильных веществ, но мало белков;

разложение этих оаатков идет медленно. Оаатки бо­ бовых трав, богатых белками, разлагаются бьюро.

Органические оаатки всегда содержат некоторое количеаво зольных эле­ ментов: калия, кальция, магния, кремния, фосфора, серы, железа и многих дру­ гих Очень низкая зольноаь у древесины;

много зольных элементов в оаатках травянистых растений.

Лесная подстилка, ее строение и свойства. В лесу опавшая чааь рас­ тений обычно не успевает разложиться за один год и накапливается на поверх­ ности почвы в виде небольшага слоя лиаьев, хвои, ветвей, образуя лесную под­ стилку Р Лесную подстилку можно разделить на три слоя, отличающихся по аепени т:зложения опада. Верхний слой д0 ' - свежий или слаборазложившийся опад нь~Ущего года - состоит из побуревших вегетативных органов рааений, глав­ зацм образом хвои, листвы, мелких веток. Средний слой д 0 " - слой ферменти­ осв~~ои разложения. Этот слой обычно пахнет грибами. Именно в этом слое акти ждается наибольшее количеаво органических кислот, и синтезируются мин вные фульвокислоты, с помощью которых происходит гидролиз глинистых ералов и переход элементов питания в доступную для рааений форму.

--.._,,,~----------75 - - - - - - - - - - - ----------------------ПОЧВОВ~ЕНИЕ--------------------- НИЖНИЙ слой А 0 "' слой гумификации, перемешанный с минеральной частью почвы. Растительные остатки без видимой исходной формы, т.е. по их внешнему виду уже не определить, чем они были ранее.

Выделяют следующие типы лесных подстилок: мулль, м одер и мор.

Мулль мягкий гумус, горизонт А 0 выражен слабо, перемешан с минераль­ ной частью почвы;

разложение опада очень бьюрое под влиянием дождевых червей и бактерий. Это подстилки широколиственных лесов.

Модер имеет все три слоя лесной подстилки. В его образовании участвуют как грибы, так и бактерии. Он характерен для смешанных лесов.

Мор грубый гумус, А 0 состоит преимущественно из первых двух слоев. Об­ разуется под хвойными лесами или на переувлажненных участках.

Лесные подстилки, защищая поверхность почв, способствуют поддержанию верхнего слоя почв в рыхлом состоянии, свободному проникновению влаги вглубь почв и препятствуют ее испарению. В лесных подстилках содержится зна­ чительный запас элементов питания.

Лесная подстилка благоприятная среда для развития грибов и бактерий, производящих ее минерализацию.

3.2. Общая схема формирования органической части почвы Эта схема неразрывно связана с биологическим круговоротом веществ и почво­ образованием, для которых наиболее существенным звеном является разложе­ ние мертвых органических остатков, сопровождающееся несколькими одновре­ менно протекающими процессами: аккумуляцией первичного органического вещества, разложением, микробным синтезом, гумификацией и минерализаци· ей (рис. 2.1).

!tlvнtpDAIJнtlll IIO~Лih ЛU'IIt WI/A~Ifli~ 1 umнucrp8,0~ 11 IИ~t1114oнu' Рис. 2.1. Общая схема гумусаобразования в почвах ----------76 ----------i ""'""""'""~~-------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - Аккумуляция первичного органического вещества поступление раститель­ ных остатков на поверхность и в толщу почвы.

разложение совокупность процессов биохимического окисления нераство­ римых в воде органических остатков с образованием более простых, частично рас­ творимых в воде органических и минеральных соединений. Процессы протекают главным образом под влиянием ферментативной активности микроорганизмов.

микробный синтез - процесс образования более сложных соединений из простых водорастворимых органических (сахаров, аминокислот) и минераль­ ных соединений.

Гумификация, или гумусаобразование - медленный биохимический про­ цесс, приводящий к образованию гумусовых веществ - специфических соеди­ нений, обладающих способностью к полимеризации, т.е. уплотнению своих мо­ лекул, что делает их устойчивыми к разложению микроорганизмами.

минерализация совокупность процессов превращения органических ве­ ществ в минеральные соли, воду и углекислоту.

Процессы разложения и минерализации обеспечивают поступление элемен­ тов питания в биологический круговорот, процессы микробного синтеза и гуми­ фикации закрепление и накопление органических веществ в толще почвы.

3.3. Процессы превращения органических остатков в почвах и совре­ менные представления о гумусаобразовании Отмершие органические остатки, поступающие как на поверхность почвы, так и непосредственно в почву, подвергаются процессам разложения. При этом на­ блюдаются следующие процессы:

изменение органических веществ под влиянием химических и физических процессов;

изменение органических веществ при участии живущих в почве животных;

изменение органических веществ под непосредственным влиянием микро­ организмов.

Эти процессы совершаются одновременно, тесно переплетаются друг с дру­ гом и взаимно влияют друг на друга.

В присутствии разного количества кислорода, углекислоты, воды и мине­ ральных частиц почвы органические остатки начинают разлагаться под влияни­ ем собственных ферментов окисления - оксидаз, находящихся в клетках отмер­ ших растений. Процессы окисления приводят к побурению и почернению рас­ тительных остатков. Листочки растений ломаются, теряя свой вид. Первоначаль ному про б за цессу разложения спаса ствуют физические условия нагревание, 0 ~ерзание, удары капель и т.д. Активное участие в превращении органических LU.. атков в гумус принимает многочисленное население почвы, которое переме.. вает с поч ry и вои всю массу органических остатков и продуктов их разложения вид мификации, перерабатывает их и выбрасывает неиспользованную часть в вуще экскрементов в толщу почвы. Особенно велика роль дождевых червей, жи их в nочве.


ч орга аще всего одновременно происходит микробное и грибное разложение нических остатков. Микроорганизмы подвергают разложению всю или -------------------- -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ --~------ ПОЧТИ всю часть ежегодного опада растений. Выделяя ферменты во внешнюю среду, они разлагают органическое вещество на более простые соединения с одновременным освобождением элементов питания, часть которых идет на об­ разование тел микроорганизмов и их жизнедеятельность, а часть поступает в биологический круговорот. Некоторые органические соединения вступают во взаимодействие между собой, полимеризуютщ конденсируются, образуя гуму­ совые вещества, которые с течением времени также минерализуются, превра­ щаясь в воду, углекислоту и минеральные соли.

Процессы разложения в зависимости от химического состава органическо­ го вещества и условий среды (0 2, Н 2 0, СО) вызываются различными группами микроорганизмов, нередко сменяющими друг друга.

Интенсивность процессов разложения и превращения органических веществ определяется водно-воздушным режимом, аэробными или анаэробными усло­ виями, которые в зависимости от факторов почвообразования могут сменять друг друга во времени и в толще почвы.

Скорость разложения органического вещества зависит от количества и групп микроорганизмов. Важнейшими микроорганизмами, встречающимися в почве, являются бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли, лишайники.

Бактерии. Наиболее распространенная группа микроорганизмов в почве.

По своему отношению к кислороду бактерии разделяются на аэробные и ана­ эробные. Они активно участвуют в трансформации органического вещества во всех почвах, способны разлагать почти все органические соединения. Аэробные бактерии разлагают органическое вещество почвы в присутствии кислорода воздуха. Например, углеводы разлагаются бактериями до воды и углекислоты.

При воздействии ферментов группы гидралаз происходит гидролиз клетчатки с образованием глюкозы, которая под действием бактерий распадается на угле· кислоту и воду. Так же полно, но гораздо быстрее разлагаются гемицеллюлозы до воды и углекислоты. Медленнее всего подвержен разложению лигнин, кота· рый при окислении и дегидратации (потере воды) способен превращаться в гу· муссподобные вещества, а затем в гумус. В качестве промежуточных продуктов могут образоваться органические кислоты (щавелевая, уксусная, янтарная).

Белки сначала распадаются до аминокислот, часть которых идет на пестрое· ни е тела микроорганизмов, а часть разлагается до углекислоты и аммиака с даль· нейшим окислением до азотистой и азотной кислот. При аэробном разложении вещество минерализуется быстро, и количество элементов питания, доступных для растений, становится больше. В аэробных условиях достаточно легко и быстро разлагаются жиры, воски и смолы, образуя кислоты и продукты минерализации.

При отсутствии кислорода воздуха разложение органического вещества осуществляется анаэробными бактериями. При анаэробном разложении проте· кают процессы брожения, денитрификации, восстановления сульфатов, напри· мер, бактерии Clostridium felsiпeum и Clostridium Pasteriaпum вызывают масля· но-кислое брожение углеводов с образованием масляной кислоты, углекислого газа и водорода, т.е. происходит неполное разложение и часть начального ар· ганического вещества остается в форме органической кислоты. При разложенИИ гемицеллюлоз образуются масляная, уксусная, муравьиная кислоты, водород И it метан. В анаэробных условиях лигнин, воски и смолы почти не разлагаются.

----------78..-i """"'"'""""~--------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - - - с течением времени органическое вещество под воздействием различных групп анаэробных бактерий медленно разлагается на воду, углекислоту, аммиак и минеральные соединения. Одновременно освобождаются соединения серы и фосфора. При анаэробных условиях образуются недоокисленные соединения (сероводород, метан и др.) с одновременным накоплением значительного ко­ личества органических веществ.

дктиномицеты, иногда называемые лучистыми грибами (Actiпomycetes), используют в качестве источника углерода разнообразные органические соеди­ нения. Они могут разлагать клетчатку, лигнин, перегнойные вещества почвы.

Участвуют в образовании гумуса. Актиномицеты лучше развиваются в почвах с нейтральной или слабощелочной реакцией, богатых органическим веществом.

Грибы. Микроскопические грибы разлагают органическое вещество почвы в аэробных условиях, поселяясь чаще всего в лесных подстилках. Под действием грибов клетчатка распадается до воды и углекислоты, а белки -до углекислоты и аминокислот. Грибы сами выделяют органические кислоты и ферменты, спо­ собны совершать многие процессы трансформации органического вещества, но, как правило, с меньшей скоростью, чем бактерии.

Водоросли. Распространены во всех почвах, главным образом в поверх­ ностном слое.

В болотных почвах водоросли улучшают аэрацию, усваивая растворенный углекислый газ и выделяя в воду кислород.

Водоросли активно участвуют в процессах выветривания пород и в первич­ ном процессе почвообразования.

Лишайники. Состоят из гриба и водоросли. Гриб обеспечивает водоросли водой и растворенными в ней минеральными веществами, водоросли же выра­ батывают углеводы, которые использует гриб.

Под влиянием бактерий происходит постепенное разложение органичес­ ких веществ до минеральных соединений, освобождение элементов питания и энергии для построения тел новых микроорганизмов и для возвращения их в биологический круговорот. Существенной чертой превращения органических веществ является образование в качестве промежуточных продуктов значитель­ ного количества органических кислот, вступающих в реакцию с основаниями и минеральной частью почвы.

Некоюрая часть промежуточных продуктов разложения превращается в ~ецифические сложные высокомолекулярные вещества - гумусовые кислоты.

от процесс называется гумификацией, его агентами являются кислород возду­ ха, вода, ферменты микроорганизмов.

Возраст гумусовых веществ в черноземе исчисляется сотнями и даже ты сячами ( 170 О ). Гумус почвы содержит 10-20% негумусовых веществ.

П лет лет д~~цессы гумусаобразования протекают, например, при окислении белков, Мо ильных веществ, лигнина, циклических аминокислот, при реакциях между взаносахаридами и аминокислотами. Гумусаобразные вещества возникают при л~о~гимном осаждении белков и дубильных веществ, взаимодействии белков и ~Ина, также подвергающихся окислению.

тат~о~ аким образом, гумусаобразование- медленное биохимическое (фермен­ вное) окисление высокомолекулярных, преимущественно циклического _ ~~------------------- -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ~~-------- строения органических веществ с образованием высокомолекулярных гумусо­ вых кислот.

Гумусовые кислоты и их свойава 3.. 4.

Гумусом называют сложный динамический комплекс органических соедине­ ний, образующихся при разложении и гумификации органических остатков.

Гумус, торф и подстилка содержат две группы соединений:

негумифицированные органические остатки и промежуточные продукты их разложения;

гумусовые вещества.

Гумусовые вещества представляют собой систему высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений циклического строения и кислотной при роды.

Различают две основные группы гумусовых кислот: группу темноокрашен­ ных гуминовых кислот, накапливающихся на месте своего образования, и груп­ пу фульвокислот, окрашенную в желтый или бурый цвет, более подвижную и относительно легко передвигающуюся по профилю почвы.

Ряд исследователей выделяют еще гумины комплекс гуминовых и фульвокислот, очень прочно связанный с минеральной частью почвы и не выделяющийся из нее при обычных способах экстрагирования гумусовых кислот.

Гуминовые кислоты. Нерастворимы в воде, хорошо растворяются в слабых растворах едких и углекислых щелочей, щавелевекислога натрия, фтористого натрия и аммиака с образованием солей гуматов, которые растворимы в во­ де. В зависимости от типа почвы и концентрации растворы гуматов имеют тем­ но-коричневую или черную окраску.

52-62%, 0 Элементарный состав гуминовых кислот: С- Н 31-39%, и 2,8-5,8% N - 2-5%.

Гуматы и гуминовые кислоты, накапливаясь, прокрашивают nочву в серый, буровато-серый или черный цвета. Они пропитывают комочки почвы, способ­ ствуя их склеиванию и образованию почвенной структуры, образуют глубокие затеки вдоль трещин, между структурными комочками в форме гумусовых или гумусаво-железистых лаковых корочек. Гуминовые кислоты и их соли подверга­ ются разложению бактериями.

Фульвокислоты. Образуются преимущественно в условиях влажного прохлад­ ного климата при преобладающем действии грибной микрофлоры. Фульвокис­ лоты имеют буровато-желтую окраску, очень кислую реакцию (рН 2,6-2,8).

Элементарный состав фульвокислот: С - 40-52%, 0 2 - 40-48%, Н - 4-6% N- 2-6%.

и Фульвокислоты растворимы в воде, кислотах, слабых растворах едких и уг­ лекислых щелочей с образованием растворимых солей - фульватов. Фульваты Fe 3+ и Al 3+, как правило, образуют комплексные соединения, нерастворимые в воде, но растворимые в растворах с кислой и щелочной реакцией. Чем более насыщены фульвокислоты ионами железа и алюминия, тем менее растворимЫ фульваты. При значительном содержании ионов железа и алюминия в почве _ во ~ "''""""""'"'"'......-------ПОЧВОВЕДЕНИЕ--------- фульваты железа и алюминиR выпадают в осадок, образуR коллоидные соеди­ нения. Фульвокислоты очень ак~ивны, т.е. обладают высокой способностью вступать в реакцию с минеральнои частью почвы.


фульвокислоты могут быть разделены на две группы: светлоокрашенную, содержащую несколько больше углерода (кренавые кислоты), и темноокрашен­ ную, с меньшим содержанием углерода (апокреновые кислоты).

БлагодарR сильнокислой реакции и хорошей растворимости в воде фульво­ кислоты энергично разрушают минеральную часть почвы. Следует, однако, за­ метить, что степень разрушительного действиR фульвокислот на минералы за­ висит также от количества гуминовых кислот в данной почве: чем меньше в ней гуминовых кислот, тем сильнее действие фульвокислот.

3.5. Роль органических веществ в почвообразовании, плодородии и питании растений Органическое вещество почвы играет огромную роль в почвообразовании и развитии плодородиR. При взаимодействии перегнойных кислот с мине­ ральной частью почвы освобождаетсR значительное количество элементов питания. Гумусовые кислоты участвуют в биологическом выветривании ми­ нералов и разрушении горных пород, в формировании почвенного профилR, в создании водопрочной и пористой структуры, стимулируют рост корней и способствуют развитию микроорганизмов, увеличиваR интенсивность биоло­ гического круговорота веществ. Органическое вещество почвы в значитель­ ной степени определRет ее плодородие, поскольку в его составе содержатсR все необходимые элементы питаниR длR растений в наиболее удобных длR них соединениRх.

Органическое вещество служит источником зольного питаниR растений и особенно азота. РастениR, требующие от почвы достаточного количества влаги и элементов питаниR, лучше растут на почвах с большим содержанием гумусовых веществ, богатых различными видами микроорганизмов. Поэтому регулирова­ ние содержаниR органического вещества в почвах- важнейшее условие повы­ шения почвенного плодородиR и урожаR растений.

К основным мероприRТИRМ по регулированию количества и состава гумуса относятся: систематическое внедрение в почву достаточно высоких норм орга­ нических удобрений в виде навоза и торфRных компостов, применение зеленых Удобрений, травосеRние, известкование кислых почв и гипсование солонцов, наиболее рациональнаR длR данных почв система обработки, мелиорациR.

3·6 · Гумусное состояние почв Гумусное заn состояние почв совокупность морфологических признаков, общих асов с мац воиств органического вещества и процессов его создания, трансфор ' ~и и миграции в почвенном профиле.

ни соИстема показателей, оценивающих гумусноесостояние почв, включаR урав­ деле держания и запасов органического вещества почв, его профильное распре­ их осн~е, Обогащеннасть азотом, степень гумификации, типы гумусовых кислот и 0 Ые nризнаки, предложена Л.А. Гришиной и Д.С. Орловым (1977).

~-~--------------- ------------ПОЧВОВЕДЕНИЕ -~---------.

Гумусное соаояние тундровых почв характеризуется слабой аепенью гу. :• мификации органического вещеава, средними его запасами в профиле, резко.

убывающим характером распределения его по профилю, гуматно-фульватным;

типом гумуса, очень низкой оптической плотноаью ГК, низким содержанием азота и низкой активноаью «дыхания» почв..· Гумусное соаояние разных типов тундровых почв различается по наличию или отсутавию подаилки, по содержанию гумуса, по содержанию различных фракций гумусовых кислот. Гумусное соаояние ненарушенных подзолиаых лесных почв характеризу-· ется наличием мощной подаилки, отчетливой выраженноаью трех подгори~.

зонтов подаилки, очень низким содержанием гумуса и его запасом, средне~ аепенью гумификации органического вещеава, средней обогащенноаью азоо' том, фульватным и гуматно-фульватным типом гумуса, высоким содержание ' свободных гумусовых кислот.

Дерново-подзолиаые лесные почвы характеризуются наличием средне­ мощной подаилки, низким содержанием гумуса и его запасом, средней аепе- · нью гумификации, резко убывающим характером распределения органическо­ го вещеава, средней обогащенноаью его азотом, гуматно-фульватным типом.

гумуса, очень высоким содержанием свободных гумусовых кислот.

При окультуривании подзолиаых и дерново-подзолиаых почв содержание гумуса в пахотном горизонте повышается от низкого до среднего уровня, возрас­ тают запасы гумуса, резко убывающий характер профильнога распределения органического вещеава сменяется более поаепенным, обогащенноаь азотом возрааает до среднего уровня, в соааве гумусовых кислот увеличивается доля гуминовых кислот и тип гумуса аановится фульватно-гуматным. Уменьшается до среднего уровня содержание свободных гумусовых кислот, возрааает от очень низкого до среднего уровня содержание гуминовых кислот, связанных с кальци· ем. Интенсивноаь дыхания возрааает.

Гумусное соаояние черноземов типичных пахотных характеризуется высоким содержанием органического вещеава и его большим запасом, поаепенно убы· вающим характером распределения его по профилю, средней обогащенноаью азотом, очень высокой аепенью гумификации, фульватно-гуматным и гуматным типами гумуса, низким содержанием свободных гуминовых кислот, высоким со· держанием кислот, связанных с кальцием, высоким уровнем «дыхания» почв.

Черноземно-луговые почвы имеют много общих черт в гумуснам соаоянии с черноземами типичными. Их отличают меньшие запасы гумуса в метровом слое, более резкое убывание гумуса в нижней части профиля, немного меньшая сте· пень гумификации, более высокий уровень содержания свободных гуминовьiХ кислот, более низкое содержание гуминовых кислот, связанных с кальцием.

Мощноаь гумусных горизонтов в черноземных почвах соаавляет не менее 1,0-1,5 м. К югу и северу от черноземов содержание гумуса и мощноаь ор;

ганапрофиля сокращаются. Количеаво гумуса в сероземах очень неболЬLJJ 0е' nре· • распределение его резко убывающее, мощноаь гумусовых горизонтов не вышает 30-40 см. Органическое вещеаво почв пуаынь и полупуаынь хара теризуется высокой аепенью гумификации, высокой обогащенноаью азотоt- фульватно-гуматным типом гумуса.

-------------------------В2 ~ '"""'""""............-------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - поскольку одним из основных показателей гумуснаго состояния почв служит содержание органического вещества в их поверхностном горизонте, этот пара­ метр особенно часто используется при оценке почвенного плодородия. По со­ держанию гумуса (общее содержание органического вещества в почве, %) все nочвы условно делятся на:

безrумусные очень низкоrумусные 1- низкогумусные 2- среднегумусные 4- высокоrумусные 6- очень высокоrумусные (тучные) 10- перегнойные 15- торфяные Приведенные градации гумуснести почв условные. Для ряда типов почв принимаются свои локальные градации, несколько отличающиеся от приведен­ ных, но границы 15% (ранее принималось 12%) и 30% являются стандартными.

З. 7. Экологическая роль гумуса Развивая учение В.И. Вернадского о биосфере, В.А. Ковда подчеркивает обще­ планетарную роль почв, в частности как аккумулятора органического вещества и связанной с ним энергии, способствующих устойчивости биосферы. Он пред­ ложил считать гумусовый слой почв планеты особой энергетической оболоч­ кой- гумосферой.

Энергия органического вещества почв используется микроорганизмами и беспозвоночными животными для своей жизнедеятельности, для фиксации азота, а также для многих внутрипочвенных процессов преобразования поч­ венной массы, для воспроизводства и поддержания почвенного плодородия.

Поддержание запасов органического вещества почвы означает сохранение ее энергетического потенциала. Однако в последние десятилетия было обнаруже­ но, что экстенсивное ведение сельского хозяйства без заботы о поддержании заnасов гумуса в почве привело к заметному их сокращению.

Вопрос стабилизации и увеличения запасов гумуса в почвах - актуальный воnрос современного земледелия. Важность этой задачи определена многосто­ ронней ролью органического вещества в устойчивости плодородия почв.

Почвы с высоким содержанием гумуса быстрее просыхают весной и рань­ ~е nригодны к обработке, требуют меньше затрат на механическую обработку.

ксnлуатационные расходы на высокогумусных почвах сокращаются при воз­ Растани с и nроизводительности почвообрабатывающих агрегатов. Увеличение n~держания органического вещества ведет к снижению равновесной плотности ~н~в, что создает условия для минимализации обработок при повышении их енсивности.

нен~::аническое вещество является источником многих питательных компо­ Одн ' и nрежде всего азота: 50% азота растения берут из почвенных запасов.

т~вновременно оно служит основой создания оптимальных условий для эффек ого исnользования высоких доз минеральных удобрений.

~"~ --------------------- -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ ~--------- Биологическая активноаь почв находится в тесной прямой корреляции сор­ ганическим вещеавом почвы. В более гумусираванных почвах разнообразнее видовой соаав микроорганизмов и беспозвоночных животных и выше их чис­ ленноаь. Ферментативная активноаь почв также возрааает при нарааании ко­ личеава гумуса. Содержание органического вещеава, особенно подвижной его чааи, определяет интенсивноаь поступления С0 2 в приземный слой воздуха, что позволяет наращивать интенсивноаь фотосинтеза рааений. Почвы с высокой биологической активноаью, как nравило, способны производить более высокий урожай полевых культур.

Оптимизация гумуснога соаояния почв предполагает разработку таких при­ емов хозяйственной деятельноаи, которые могут создать условия для получения высокого и устойчивого урожая без деградации почвенного плодородия. С этих позиций органическое вещеаво почвы делят на мобильное, обеспечивающее эффективное плодородие, высокий текущий урожай культур, их отзывчивоаь на агромероприятия, и стабильное, обусловливающее уаойчивоаь плодородия почв, урожаев и свойав почв в многолетнем цикле. К первой группе относят свежий оп ад рааений, рааительные оаатки, вещеава индивидуальной приро­ ды, легкоминерализующиеся чааи гумусовых вещеав. Ко второй группе спе­ цифические гумусовые вещеава.

Оптимальное гумусное соаояние почв определяется комплексом показа­ телей. Важнейшим являются следующие: содержание органического вещеава, его запасы, обогащенноаь его азотом (C:N), обогащенноаь кальцием, тип гуму­ са (С":СФ.)' уровень варьирования э-:-;

1х показателей.

Гумусное соаояние служит важным показателем плодородия почв и их ус­ тойчивоаи как компонента биосферы. Отдельные его параметры служат объек­ том мониторинга окружающей среды. От соотношения и содержания гуминовых и фульвокислот в почвах зависит общая активноаь гумусовых кислот по отноше­ нию к минеральной чааи почвы. При соотношении гуминовых и фульвокислот до гумусанакопление почти отсутавует, разрушение минеральной чааи мак­ 0, симально;

при гумусанакопление слабое, а воздейавие гумусовых кис­ 0,2-0, лот на минеральную чааь активное;

при наблюдается средняя скорость 0,5-0. гумусанакоплен и я, а дейавие органических кислот на минеральную чааь почвы слабое;

при соотношении более 1,0 происходит интенсивное гумусонакопление, минеральная чааь оаается почти неизменной.

На скорость разложения и превращения органических веществ (гумуса· образования) оказывают влияние климатические факторы (медленное раз· ложение наблюдается при длительном промерзании почв, вечной мерзлот~ переувлажнении и, наоборот, большой сухости);

видовой соаав растени~"~ (медленнее разлагаются сфагнум, долгомошники, хвойные подаилки, быст· рее -травяной спад, подстилки лиавенных пород);

материнские горные по· роды (медленнее разлагаются рааительные остатки в суглинках и быстрее- песчаных почвах, гумуса в суглинках больше, в песчаных почвах меньше). су· щественное влияние на разложение растительных остатков оказывают рельеФ (в пониженных частях накапливается гумуса больше, на повышенных- мень· ше);

микроорганизмы (аэробные разлагают органическое вещество поч:

полностью, поэтому гумуса образуется меньше, чем при действии анаэро ;

~ ----------------------- "'"""'"""....---------ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - :ых микроорганизмов);

химический состав растительных остатков (быстрее азлагаются и полностью минерализуются гемицеллюлоза, клетчатка, белки, ~едленнее -лигнин, жиры, воски, смолы). В целом при разложении органи­ ческих веществ происходят весьма существенные процессы: освобождение ольных элементов питания, азота, углекислоты, служащих источником пита з ~ б ия растении;

о разование кислот, влияющих на химическое выветривание н ~ б минеральнои части почвы, осво ождение элементов питания из горных по род. особенности почвообразования и, наконец, синтез гумусовых кислот и их солей с дальнейшим образованием гумуса.

Перегной в почве представлен гумином, гуминовыми кислотами, гуматами и фульватами дР+. Количество органического вещества в почвах зависит от Fe 3+, направления и особенностей процесса почвообразования и очень различно в разных почвах.

содержание органического вещества в однометровом слое различных почв (тjга) следующее:

Подзолистые лесные Дерново-подзолистые Серые лесные Выщелоченные черноземы Мощные черноземы Обыкновенные черноземы Темно-коштановые Светло-коштоновые во Сероземы Самые бедные почвы содержат 80-110 тjга органического вещества, а са­ мые богатые - 760 тjга. Органическое вещество почвы вызывает развитие в почвенном профиле очень интенсивных биологических процессов, поэтому можно сказать, что почва- это природное тело, в котором протекают сложные процессы распада и синтеза органических веществ.

Гnава 4. ПОЧВЕННЫЕ КОЛЛОИДЫ.

ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВЫ 4·1· Почвенные коллоиды Почвенными коллоидами называются высокодисперсные минеральные, органи­ Ч еекие и (м органо-минеральные частицы и молекулы размером от до 0,1 0,00 11.!

nр~Крон - одна тысячная доля миллиметра). Коллоидные свойства начинают Ция я~ляться У частиц размером менее 1Jl, или 0.001 мм- предколлоидная фрак­ Ави~ водой они образуют коллоидные растворы, обнаруживают браунавекое След ение, проходят через бумажные и не проходят через органические фильтры.

сусп:ет отметить, что водные растворы с частицами более 1 ll образуют водные Рь1 Внзии, а с частицами менее 0,001 ll - истинные, или молекулярные раство. ещ 1-tой n ества, раздробленные до коллоидных частиц. обладают большой удель оверхностью. Коллоиды по механическому составу относятся к фракции ила ------------------- -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ ~~--------- (частицы менее 0,001 мм), а по двучленной классификации- к фракции физи ческой глины (частицы менее 0,01 мм).

4.1.1. Строение и состав почвенных коллоидов,( Коллоиды - двухфазные системы и состоят из дисперсной фазы (массы ко' лоидных частиц) и дисперсионной среды (почвенный раствор). Характерным особенностями почвенных коллоидов являются очень большая суммарная удельная поверхность и наличие двойного электрического слоя ионов на гран це раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой.

Коллоидную частицу, по предложению Вигнера, называют мицеллой, к торая состоит из ядра, слоя потенциалопределяющих ионов, неподвижного диффузного слоя компенсирующих ионов (рис. 2.2).

Ядро вместе с потенциалопределяющим слоем ионов называют гранула Часть ионов компенсирующего слоя неподвижна, т.к. прочно связана с в нутре' ним слоем ионов, часть подвижна и образует внешний, или диффузный ело Ионы диффузного слоя способны обмениваться с ионами интермицеллярн го (почвенного) раствора, обусловливая физико-химическую поглотительну' способность. Коллоидная мицелла электронейтральна, но поскольку основна масса принадлежит грануле, заряд последней рассматривается как заряд все~;

, коллоида.

Многие свойства почв зависят от состава и свойств коллоидных частиц:

В природе коллоидные частицы образуются при измельчении минералов il горных пород под влиянием выветривания и почвообразования, разложениИ органических веществ, образовании гумуса, в котором принимаютучастие орга" нические и минеральные соединения. Попроисхождению коллоидные частицы делятся на минеральные, органические и органа-минеральные.

Рис.2.2. Схема строения коллоидной мицеллы (по Н.И.Горбунову) ------------------------86--------------------~ '"""""'"'"""'"",.._------- ПОЧВОВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - минеральные коллоиды. В их соаав входят вторичные глиниаые минералы (гидрослюды, монтмориллонит, каолинит, гетит, гидраты окиси железа), а также мелкие чааицы первичных минералов (в основном кварц и слюды).

органические коллоиды предаавлены в почве главным образом гумусовы­ ми кислотами и их солями (гуматами, фульватами, алюмо-и железогумусовыми соединениями).

органо-минеральные коллоиды широко распроаранены в верхних горизон­ тах всех почв. Они предаавляют собой соединения гумусовых вещеав с глинис­ тыми (вторичными) минералами. Основными минералами, входящими в соаав этих коллоидов, являются монтмориллонитовая и гидрослюдиаая группы, а так­ же всегда сопутавующие им в почве полуторные оксиды и кремнезем.

заряд чааиц легко проверить. Если через У-образную трубку с почвенным коллоидным раствором пропускать поаоянный электрический ток, то большая часть минеральных и органических коллоидов передвинется к положительно заряженному электроду, подтверждая правильноаь вывода об отрицательном заряде почвенных коллоидов. Это явление называют электрофорез.

4.1.2 Понятие о коллоидных рааворах Коллоидные чааицы с водой образуют коллоидные рааворы двух типов золь и гель. Золь коллоидный раавор, в котором чааицы находятся во взвешен­ ном состоянии, так как они почти не оседают. Например, коллоидные рааворы солонцовых почв не оседают в течение 2-5 лет. В форме золя особенно тонкие частички способны проникать глубоко в почву. Чааички золя не оседают, так как каждая из них имеет одинаковый заряд. Извеано, что чааички с одинако­ вым зарядом опалкиваются. Если сила опалкивания больше силы тяжеаи, то все они находятся во взвешенном соаоянии. Для того чтобы чааички осели, нужно ввести в раавор вещеава, имеющие противоположный заряд. Эти ве­ щества называются электролитами. К ним в первую очередь относятся проаые минеральные соли.

Обычный почвенный раавор, как извеано, содержит освобождающиеся nри выветривании и почвообразовании проаые минеральные соли. Молекулы солей или электролитов хорошо диссоциированы в воде. Положительно заря­ женные ионы металлов взаимодейавуют с отрицательно заряженными колло­ идными частицами и нейтрализуют их. Электронейтральные чааички начинают медленно опускаться в воде под дейавием силы тяжеаи, одновременно скле­ ~ваясь друг с другом, обволакивая более крупные почвенные чааицы, образуя н nен~и и корочки в тонких почвенных трещинах. Захватывая воду, они образуют овыи вид коллоидного раавора гель. В соаоянии геля коллоидныи раавор np ны~~бретает свойаво кг:ея (греч. colla - клей, eidos - видный, т.е. клеевид 4.2 Ко агуляция и пептизация коллоидов · looryл При эт яция - процесс перехода коллоида из соаояния золя в соаояние геля.

'Рац ом коллоиды теряют заряд и происходит слипание их в агрегаты. Концен ия электролита - соли, при которой начинается процесс коагуляции, назы '-······""""--------87----------- -----------ПОЧВОВЕДЕНИЕ -~-------- вается порогом коагуляции, который зависит от валентноаи и атомного веса ка­ тионов, образующих лиотроnный ряд по увеличению коагулирующего влияния Li•, Na•, NH 4•, к•, Mg2 н•, (а2•, Ва2•, Д[ 3 +, Fe 3•.

на коллоиды: •,,, Самые сильные коагуляторы - железо и алюминий, самые слабые одно­ валентные элементы, затем двухвалентные, наиболее полно и быаро происхо-, дит коагуляция при воздейавии трехвалентных элементов.

После дождей и особенно весной количество воды в почве увеличивается,.

и чааь коллоидов из геля переходит в золь. Это происходит потому, что кон~ центрация электролита при добавлении воды уменьшается, чааички снова при-.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 10 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.