География почв с основами почвоведения учебно-методический комплекс (стр. 8 )

1 конгресс – США 1927 г,

2 конгресс – Ленинград 1930,

С 1930-1956 г русские ученые не общались с иностранными

3 конгресс – Москва 1974.

В 2000 г. в Австралии проходил 17 конгресс.

С 1961 г. проводились работы по созданию Международной почвенной карты. Ученые принимали участие в международных программах ЮНЕСКО.

Почвоведение на территории Нижегородской области связано с:

Докучаевым, Серебряковым, Фатьяновым, Никитиным, Паниным, Баканиной.

Состав и свойства почв 

Тема 1.  Гранулометрический состав почв.

Любая рыхлая порода и почва состоит из отдельных зерен – обломков различных минералов и пород. Называются эти обломки механическими элементами. А относительное содержание в породе или почве механических элементов (%) различной крупности называют механическим составом.

Частицы размером более 1 мм называют механическим скелетом, менее 1 мм – мелкоземом.

Все механические элементы делятся на:

Каменистые – крупнее 1 мм, песок – 1- 0,05 мм, пыль – 0,05 – 0, 001 мм, ил – мельче 0,001мм.

Выделяют также физическую глину (крупнее 0,01 мм) и физический песок (мельче 0,01 мм).

Лучшими почвами в агрономическом отношении являются легко - и среднесуглинистые. Однако при оценке механического состава очень важно знать как распределяется механический состав по профилю почвы в корне обитаемом слое.

Минералогический состав почв

В состав рыхлой горной породы и почвы входят две группы минералов: первичные и вторичные. Первичные минералы остаются в почве в силу своей устойчивости к процессам выветривания, вторичные образуются вновь в процессе почвообразования.

К первичным относятся минералы классов:

окислы – кварц – наиболее распространенный минерал. В почве содержится до 40-60 %, обладает большой механической прочностью и устойчивостью к химическому выветриванию алюмосиликаты  - полевые шпаты (ортоклаз, микроклин) и слюды (биотит, мусковит). Содержание полевых шпатов доходит до 20 %, они с трудом разрушаются при физическом дроблении и менее устойчивы, чем кварц к химическому выветриванию.

Слюды легко дробятся, но относительно устойчивы к химическому выветриванию. Содержание их достигает 10%.

силикаты (пироксены, амфиболы, минералы группы оливина), сравнительно легко разрушаются, общее их содержание колеблется в пределах 5 – 10%. «фосфаты» /апатит/.

Ко вторичным минералам относятся:

Простые соли. К ним относятся: кальцит – СаСО3, магнезит - MgСO3, доломит – Са, Mg(СO3)2, гипс - СаSO4 * 2H2O, мирабилит - Na2SO4 * 10H2O, галит – NaCl. Они аккумулируются в породах и почвах в районах с засушливым климатом, где растворение и перемещение солей ограничивается недостатком влаги. Могут быть как вторичными, так и первичными.

2. Оксиды и гидроксиды Si, Al, Fe, Mn. Содержание их в породах и почвах 10% и более. Значительное распространение имеют минералы: гематит - Fe2O3, гетит - Fe2O3 * H2O, гидрогетит - Fe2O3 * 3H2O. Минералы этой группы встречаются в иллювиальных горизонтах подзолистых, серых лесных почв, почв влажных субтропических и тропических областей (ферсиаллитных и ферраллитных). Они принимают участие в оструктуризации почв, в связывании фосфорной кислоты. В условиях кислой реакции среды гидраты оксидов железа и алюминия растворяются и участвуют в почвообразовании.

3. Глинистые минералы монтмориллонитовой, каолинитовой группы и группы гидрослюд.

  Минералы группы монтмориллонита имеют кристаллическую решетку, состаящую из 2 слоев кремнекислородных тетраэдров и одного слоя алюмогидроксильных октаэдров. Эти три слоя образуют пакет. Каждый кристалл состоит из многих пакетов, наложенных один на другой. Между пакетами имеется свободное межпакетное пространство. Возможно частичное замещение в кристаллической решетке одних элементов на другие. Так Si может замещаться на Al, Al на Mg. В результате этого возникают избыточные отрицательные заряды, которые могут быть компенсированы любым другим катионом. Кристаллическая решетка монтмориллонита подвижна, в межпакетные пространства может входить H2O и, раздвигая пакеты, вызывать набухание.

  Минералы группы монтмориллонита чаще содержатся в почвах с нейтральной и щелочной реакцией среды и практически отсутствуют в ферраллитных почвах.

  Минералы группы каолинита – двухслойные минералы с жесткой кристаллической решеткой, состоящей из одного слоя кремнекислородных тетраэдров и одного слоя алюмогидроксильных октаэдров, кристаллическая решетка «неподвижна», минерал не разбухает от воды. Почвы, содержащие каолинит, обладают низкой поглотительной способностью, они обеднены основаниями, меньше накапливают гумуса.

  Наиболее высокое содержание каолинита наблюдается в почвах, формирующихся в условиях субтропических и тропических влажных областей на ферраллитных и аллитных корах выветривания.

Минералы группы гидрослюд – это трехслойные алюмосиликаты со стабильной, ненабухающей кристаллической решеткой. Гидрофильность, липкость, набухание выражены у гидрослюд слабее, чем у минералов монтмориллонитовой группы.

Гидрослюды характеризуются повышенным содержанием калия. А глауконит (представитель гидрослюд) является агрономической рудой, калийным удобрением. Минералы группы гидрослюд очень широко распространены в осадочных породах и почвах. Много их в подзолистых, серых лесных, черноземных почвах.

Оценка минералогического состава почв

Содержание в почве (и породе) вторичных, главным образом глинистых, минералов является существенным фактором в жизни растений, а следовательно, и в развитии почв.

Основная масса почв и пород состоит из SiO2, Al2O3 и Fe2O3, входящих в состав наиболее распространенных в коре выветривания первичных и вторичных минералов. В песчаных почвах преобладающим оксидом является кремнезем, содержание которого может достигать 95-97%, в суглинистых и глинистых – количество SiO2 снижается до 50-70%, а содержание Al2O3 и Fe2O3 возрастает соответственно до 10-20% и 4-7%. Содержание СаО, MgО, К2О, Na2О в песчаных почвах небольшое, в сумме не превышает 1-2%, в суглинистых и глинистых количество каждого из оксидов обычно составляет 1-3%.

Итак, с минералогическим составом тесно связаны гранулометрический и химический составы почв, физико-химические и физические свойства. Минералогический состав почв оказывает влияние на прочность связи гумусовых веществ с минеральной частью почвы, на накопление гумуса, на емкость катионного обмена, реакцию почвы, потенциальный запас элементов питания растений, на процесс формирования структуры и поэтому является одним из ведущих факторов, определяющих уровень почвенного плодородия.

Органическая часть почвы,

ее происхождение, состав и свойства

В каждой почве наряду с минеральными веществами всегда содержатся органические, количество которых составляет 1-15% от веса почвы.

Органическая часть почвы представляет сложную систему различных веществ, количество и состав которых непрерывно меняется. По составу органическое вещество почвы можно разделить на три части:

● Неразложившиеся органические вещества растительного и животного происхождения, азотсодержащие и безазотистые органические соединения (белки, углеводы, липиды, органические кислоты, дубильные вещества, лигнин).

● Детрит – промежуточные продукты разложения и гумификации источников гумуса, не связанные с минеральной частью почвы.

● Специфические гумусовые вещества, представляющие собой смесь различных по составу и свойствам высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений.

В составе гумусовых веществ выделяют три группы соединений: гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумин, или негидролизуемый остаток.

Гуминовые кислоты – это темно-окрашенные (от бурой до черной) гумусовые кислоты, не растворимые в воде и кислотах, но растворяются в щелочах. Из раствора осаждаются водородом минеральных кислот и двух-трех-валентными катионами.

Гуминовые кислоты состоят из углерода /46-61%/, азота /3,3-6,0%/, водорода /2,8-6,6%/, кислорода /31-40%/. В составе гуминовых кислот содержатся и зольные элементы /2-10%/, однако они не являются постоянными компонентами молекулы, а присоединяются в результате химических реакций. 

Рентгеноструктурным анализом установлено, что молекулы имеют сферическую форму и упорядоченное сетчатое строение ядра. К ядру присоединены цепи боковых радикалов неароматического строения, они образуют периферическую часть молекулы. Важнейшей составной частью молекулы гумусовых веществ является наличие функциональных групп, в том числе карбоксильных (-СООН) и фенолгидроксильных (-ОН). Благодаря этим группам гумусовые вещества способны к обменному поглощению ионов, к соле – и комплексообразованию.

В почвах гуминовые кислоты находятся преимущественно в виде гелей. При действии щелочей переходят в раствор.

Гуматы щелочей /Na, K, NH4/ хорошо растворимы в воде, могут вымываться /например, в солонцах/. Гуматы Са и Mg нерастворимы в воде и закрепляются в почве в виде гелей, способны склеивать механические элементы в агрегаты, этим самым способствуют образованию водопрочной структуры /черноземы, дерново-карбонатные/. Трехвалентные металлы, в особенности Fe с гуминовыми кислотами, дают прочные соединения и в дальнейшем в реакциях обмена не участвуют. Образование комплексных соединений гуминовой кислоты ведет к ее прочному закреплению в почве.

Фульвокислоты – хорошо растворимы даже в воде.  Структура молекулы отличается от гуминовых слабой степенью конденсированности ядра. В них меньше С и N, но больше Н и О. Водные растворы обладают сильно-кислой реакцией /РН – 2,2-2,8/. Функциональные группы те же.

Фульватные соли щелочных и щелочноземельных металлов хорошо растворимы в воде. Комплексные соединения с Fe и Al также частично растворимы.

Фульваты, обладая резко выраженными кислотными свойствами очень агрессивны по отношению к минеральной части почв. С ними связано формирование подзолистых почв.

Гумины – это негидролизуемый остаток. Состоит из тех же гуминовых и фульвокислот, но прочно соединенных с минеральной частью, возможно часть их закреплена минералами в межпакетных пространствах. Содержание гуминов в составе гумуса составляет 15-20%, но в ряде почв может достигать 40-48%.