Химия почвенной массы охватывает большой круг вопросов. Среди них фундаментальное значение имеет учение о химическом составе почв, сведения о котором лежат в основе практически любых вопросов почвоведения.
Для важнейших биогенных элементов оценены их запасы в почвах. Эти сведения служат важнейшей фактической основой для решения вопросов генезиса почв, валовой обеспеченности их элементами питания растений, долгосрочных прогнозов продуктивности ландшафтов, а также для оценки состояния ландшафтов, не затронутых влиянием техногенеза или изменяющихся в результате техногенеза. Менее подробно изучен фазовый, или вещественный, состав почв, хотя для управления почвенно-химическими процессами необходимы исследования на молекулярном и надмолекулярном уровнях, первые этапы которых заключаются в идентификации и количественном определении индивидуальных органических, минеральных и органо-минеральных веществ, слагающих почвенную массу.
Методы идентификации разработаны для ряда почвенных компонентов: тонкодисперсных минералов, легкорастворимых солей, групп специфических гумусовых веществ, некоторых неспецифических органических соединений.
Идентификация индивидуальных соединений различных элементов в нативных почвах возможна на основе изучения фазовых равновесий или стационарных состояний. Разработка учения о вещественном (фазовом) составе почв - одна из главных задач химии почв. Систематическое изучение химии отдельных элементов в почвах составляет один из перспективных разделов химии почв. Это направление смыкается с проблемой фазовых равновесий, которая решается в настоящее время на основе принципов термодинамики; критерием равновесия в системе или направления процесса служит изменение свободной энергии Гиббса.
В изучении строения и свойств почвенных компонентов главное внимание почвоведы уделили глинистым минералам и гумусовым веществам.
Учение о почвенном гумусе развивалось в двух направлениях: первое из них изучает гумусное состояние почв в связи с их генезисом и факторами почвообразования, второе – исследование структуры и реакционной способности специфических гумусовых кислот.
ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ПОЧВ.
Элементный состав почв - первая и необходимая химическая характеристика почв, на которой базируется понимание свойств почв, их генезиса и плодородия. Без знания элементного состава почв глубокие почвенно-химические исследования невозможны.
Элементным составом почв называют набор и количественное соотношение химических элементов в почвенной массе. В качестве синонима «элементного состава» иногда употребляют термин «валовой состав почвы», но он менее точен, поскольку не поясняет, о каком именно составе (химическом, механическом) идет речь. Слово «валовой» означает «общий», состоящий из всех компонентов. Поэтому часто говорят о валовом, или общем, содержании элемента в почве, имея в виду все его количество в почве независимо от форм соединений.
Элементный состав в химии почв и в почвоведении – важнейший показатель химического состояния почв, их свойств и генезиса. Он используется для оценки потенциального плодородия почв, а также при выборе и разработке методов химического анализа почв.
По абсолютному содержанию в почвах все элементы могут быть объединены в несколько групп. Первая группа включает Si и О, содержание которых составляет десятки процентов, а в сумме они могут составлять 80-90% (и более) почвенной массы. Вторая группа включает элементы, содержание которых в почве меняется от десятых долей до нескольких процентов; это Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, C. Первые две группы - типичные макроэлементы. В третью группу входят Ti, Mg, Р, S, Н; их количество в почвах выражается сотыми и десятыми долями процента, и по содержанию они составляют переходную группу к микроэлементам. Микро - и ультрамикроэлементы содержатся в почвах в количествах n*10-3-n*10-10%, к ним относятся Ba, Sr, B, Rb, Cu, V, Cr, Ni, Co, Li, Mo, Cs, Se и другие элементы.
МАТЕРИНСКИЕ ПОРОДЫ, ИХ ПРОИСХОЖДЕНИЕ И СОСТАВ.
Породы, из которых состоит литосфера (твердая оболочка Земли), подразделяются по своему происхождению на три группы: магматические, осадочные и метаморфические.
Магматические (массивно-кристаллические) породы образуются при остывании расплавленной жидкой магмы, составляющей следующую за литосферой внутреннюю оболочку Земли. К магматическим породам относятся: граниты, сиениты, трахиты, порфиры, диабазы, базальты и др. Все эти породы имеют кристаллическое строение, более или менее выраженное в зависимости от условий остывания магмы. Если породы образуются в результате медленного охлаждения на большей или меньшей глубине (интрузивные, или глубинные, породы), они состоят из крупных хорошо различимых кристаллов (как, например, гранит). Если же магма достигает дневной поверхности, как это бывает при вулканических извержениях, и остывает быстро и неравномерно, то образующиеся породы (эффузивные, или излившиеся, породы) имеют вид плотной массы, иногда включающей отдельные крупные кристаллы (порфиры).
Классификация магматических пород:
Ультракислые (содержание SiO2 >75%) Кислые (содержание SiO2 – 75- 65%) Средние (содержание SiO2 – 65- 52%) Основные (содержание SiO2 – 52- 40%) Ультраосновные (содержание SiO2 – <40%).Кислые породы, помимо большего содержания SiO2 , отличаются от основных меньшим содержанием полуторных окислов, а также щелочноземельных оснований.
Магматические породы, составляя 95% литосферы, играют, однако, очень небольшую роль на земной поверхности. Они подвергаются здесь разнообразному воздействию физических, химических и биологических факторов, которые приводят первоначальные массивы к разрыхлению и химическому изменению. В дальнейшем измельченные продукты переносятся водой и ветром в более низкие части рельефа и в конечном счете осаждаются на суше или на дне морей и других водоемов.
Метаморфические породы образуются из осадочных и магматических пород в результате воздействия на них высокой температуры и давления. К метаморфическим породам: принадлежат разнообразные сланцы (глинистые, слюдяные, кремнистые); гнейсы; мраморы, образующиеся из известняков; кварциты, образующиеся из песчаников. Большинство этих пород, подобно магматическим, является древними геологическими образованиями и под влиянием сложных денудационных процессов в настоящее время покрыто осадочными породами. Метаморфические породы редко служат материнскими породами для почв, встречаясь главным образом в горных областях.
Осадочные породы, покрывая большую часть суши, являются главными почвообразующими породами.
Процессы выветривания магматических и метаморфических пород приводят к образованию целого ряда продуктов разной степени измельчения и различного химического состава. Часть их представляет собой результат механического дробления первооначальных пород или нерастворимые продукты их химических превращений; сюда относятся: брекчии, конгломераты, щебень, пески, песчаники, глины, илы и т. д., объединяемые под названием механических или обломочных пород.
Растворимые продукты выветривания в виде хлоридов, сульфатов, карбонатов, фосфатов и других простых солей образуют такие породы, как каменная соль, гипс, известняк, доломит, известковые; кремнистые, железистые туфы, фосфориты; они возникают путем осаждения из растворов как морских, так и континентальных вод. Это породы химического происхождения.
Часть осадочных пород имеет органическое происхождение. На дне морей и других водоемов образуются осадки из скелетов отмерших организмов, состоящие из кремнекислоты, углекислой извести, фосфорнокислой извести. К таким органогенным породам относятся многие известняки, мел, трепел (радиоляриевая земля), кизельгур (диатомовая земля) и, по-видимому, некоторые фосфориты; сюда же должны быть отнесены торф и сапропели. К органогенным породам относятся также каменный уголь и нефть.
Глины составляют (по разным авторам) от 65 до 80%, более грубые обломочные породы - от 30 до 15%, химические и органогенные породы - 5% всех осадочных пород.
Распределение осадочных материалов на земной поверхности происходит под влиянием морей, текучих вод, ледников, ветра и несет на себе отражение геологической истории Земли (образование гор и денудация их, образование морей и поднятие морского дна). Осадочные породы на дневной поверхности подвергаются дальнейшим процессам выветривания, темп и направление которых в большой мере зависят от условий рельефа, климата и жизнедеятельности организмов. Из приведенного выше краткого перечисления осадочных пород видно, что состав и свойства их весьма разнообразны. Почвообразовательные процессы, возникающие в породе одновременно с поселением на ней организмов, вносят существенные изменения в характер материнской породы.
Контрольные вопросы для самоподготовки:
Что изучает химия почв? Перечислите основные направления химии почв? Какие породы называются материнскими? Перечислите типы материнских пород? На каких породах формируется почвенный покров? Что такое элементный состав почвы? Какие классификации элементного состава почв известны? Дайте характеристику?Литература:
Химия почвы. – М.: ВШ, 1968 Формы соединений тяжелых металлов в почвах средней полосы Восточного Казахстана (фоновый уровень) – Сем-ск, 1999. Химическая экология. – Сем-ск, 2002. Геохимия. – М.: ВШ, 1979. Химия почв. - М.: МГУ, 1985. Методы анализа почв и растений. – Рига : Зинатне, 1987. Сборник методических указаний по лабораторным исследованиям почв и растительности Республики Казахстан. – Алматы. 1998. Почвы Семипалатинской области. – Алма-Ата, Наука, 1968. Почвоведение. – М.: Колос, 1982. Агрохимические методы исследования почв. – М.: Наука, 1975. Руководство по химическому анализу почв. – М.: МГУ, 1970. Содержание и формы микроэлементов в почвах. – М.: МГУ, 1979.Лекция № 3-6: Органическая часть почвы.
Цель: изучить природу почвенного гумуса, методы определения гумуса почвы, значение гумуса почв в сельскохозяйственной практике.
Основные вопросы:
Природа почвенного гумуса. Основные группы гумусовых веществ. Образование почвенных гумусовых веществ. Формы связи между органическими и минеральными веществами почвы.ПРИРОДА ПОЧВЕННОГО ГУМУСА.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
