Учебно — методический комплекс дисциплины «Почвоведение с основами геологии» для специальности: 5В080100 «Агрономия» (стр. 5 )

  Гуминовые кислоты — это группа веществ темного цвета, кото­рые выделяются из почвы щелочами и осаждаются кислотами. Они характеризуются высоким содержанием углерода (50—62 %), аморфным состоянием, полидисперсностью (различной величиной частиц) и гетерогенностью.

При взаимодействии с катионами гуминовые кислоты образу­ют соли — гуматы. Гуматы одновалентных катионов К+, Na+, N+ образуют в почве коллоидные растворы — золи, которые легко растворяются и вымываются из почвы. Гуматы двух - и трехва­лентных катионов (Са2+, Mg2+, Al3+, Fe3+) находятся в почве в виде нерастворимых гелей, не вымываются, накапливаются в мес­тах образования, больше всего их в верхних слоях почвы.

  Фульвокислоты — это гуминовые вещества желтого или крас­ного цвета, которые остаются в растворе после выпадения в оса­док гуминовых кислот. Фульвокислоты отличаются от гуминовых меньшим содержанием азота, более высокой кислотностью, высо­кой растворимостью в воде их соединений с минеральной частью почвы. Благодаря высокой кислотности фульвокислоты разруша­ют почвенные минералы и способствуют перемещению продуктов разложения в нижние слои почвы.

  Гумины представляют собой комплекс гуминовых веществ с меньшим содержанием углерода и состоят из тех же гуминовых и фульвокислот, высоко полимеризованных, уплотненных и более тесно связанных между собой.

  Состав перегноя и соотношение гуминовых и фульвокислот в разных почвах неодинаковы. Состав перегноя в значительной мере определяется составом высших растений, остатки которых состав­ляют основу его образования, а также соотношением групп микро­организмов, особенностями увлажнения и распада органического вещества, а в обрабатываемых почвах — способами обработки и удобрением почвы, севооборотами.

  Гумус играет важную роль в процессах, происходящих в поч­вах. Он улучшает его химические, физико-химические и биологи­ческие свойства. Свежий почвенный перегной насы­щает комочки почвы, склеивает их, а кальций и магний цементи­рует, способствуя образованию прочной, агрономически ценной структуры. Медленно разлагаясь, гумус является источником зольных элементов и азота для растений, а вбирая растворимые элементы питания (калий, фосфор), предотвращает их вымы­вание.

  Незначительное проникновение осадков в глубокие слои почвы, содержание в материнской породе карбонатов кальция и магния способствуют накоплению в ней значительных количеств гумуса. В таких условиях образовались черноземы и лугово-черноземные почвы, содержание гумуса в которых составляет 5—6 %, а в от­дельных случаях— 10—12 %.

  От содержания и качества почвенного перегноя в значительной мере зависит плодородие почвы.

  Разные типы почв содержат неодинаковое количество гумуса. Бедные на гумус подзолистые и дерново-подзолистые почвы По­лесья содержат его от 0,5 до 2 %, серые лесные почвы Лесосте­пи — 1,5—3,0%. В черноземах лесостепной и степной зон Укра­ины от 3 до 6 % гумуса, а в черноземах Сибири его накапливается до 10—12 %. Торфяные почвы, в которых остатки водной и болот­ной растительности разлагаются без доступа воздуха, содержат 80—90 % органического вещества.

  Гумус почвы необходимо не только сохранять, но и заботиться об увеличении его содержания и повышении качества. С этой целью вносят в почву перегной, торф, компосты, высевают много­летние травы, люпин и т. д. Внесение достаточного количества минеральных удобрений и окультуривание способствуют развитию в почве микрофлоры, что, в свою очередь, усиливает процессы образования гумуса с преобладанием в нем гуминовых кислот. Противоэрозионная безотвальная обработка предотвращает разло­жение и способствует накоплению гумуса.

Лекция №6.

«Химический состав почвы»

  Химический состав почвы является отражением элементарного состава всех геосфер, принимающих участие в формировании поч­вы. Поэтому в состав всякой почвы входят те элементы, которые распространены или встречаются как в литосфере, так и в гидро-, атмо - и биосфере.

  В состав почв входят почти все элементы периодической систе­мы Менделеева. Однако подавляющее их большинство встречает­ся в почвах в очень малых количествах, поэтому в практике при­ходится иметь дело всего с 15 элементами. К ним при­надлежат прежде всего четыре элемента органогена, т. е. С, N, О и Н, как входящие в состав органических веществ, затем из неме­таллов S, Р, Si и С1, а из металлов Na, К, Са, Mg, AI, Fe и Мn.

  Перечисленные 15 элементов, составляя основу химического со­става литосферы в целом, в то же время входят в зольную часть растительных и животных остатков, которая, в свою очередь, образуется за счет элементов, рассеянных в массе почвы. Количе­ственное содержание в почве этих элементов различно: на первое место надо поставить О и Si, на второе — А1 и Fe, на третье — Са и Mg, а затем — К и все остальные.

  Нормальный рост растений обусловлен содержанием в почве доступных форм зольных элементов и азота. Обычно растения усваивают из почвы N, Р, К, S, Са, Mg, Fe, Na, Si в достаточно больших количествах и эти элементы называются макроэлемента­ми, а В, Mn, Mo, Сu, Zn, Со, F используются в ничтожных коли­чествах и называются микроэлементами. К важнейшим из них относятся элементы, без которых невозможно образование бел­ков,— N, Р, S, Fe, Mg; такие элементы, как К, Сu, Mg, Na, оказывают огромное влияние на регуляцию работы клеток и форми­рование различных тканей растений.

  Элементы питания, содержащиеся в почвах, находятся в различных минеральных и органических соединениях, и запасы их обычно значительно превышают ежегодную потребность. Одна­ко большая часть их находится в форме, не доступной для расте­ний: азот — в органическом веществе, фосфор — в фосфатах, же­лезо, алюминий, кальций, калий — в поглощенном состоянии, кальций и магний — в форме карбонатов, т. е. в не растворимой в воде форме. Процесс усвоения растениями элементов питания происходит благодаря обменному поглощению. Формы соединений и биологическое значение химических элементов различны. Эле­менты входят в состав почв в форме различных химических со­единений, характеризующих тип почвы, и имеют разное биологи­ческое значение.

Кислород в свободном состоянии находится в почвенном воз­духе, а в связанном входит в состав воды, окислов, гидратов, кис­лородных кислот и их солей. Он имеет важное значение, как эле­мент, необходимый для дыхания растений и животных, и как эле­мент-органоген.

Кремний входит в состав силикатов, т. е. солей кремниевых, алюмокремниевых и феррокремниевых кислот, а также встречает­ся в виде кремнезема, как кристаллического (кварц), так и аморфного. Биологическое значение кремния не выяснено, но он всегда содержится в золе растений (в особенности камыша и тростника) и, по-видимому, необходим для образования клеток и тканей более твердых частей организмов.

Алюминий входит в состав алюмосиликатов, глинозема и ги­дратов глинозема. Биологического значения он не имеет.

Железо входит в состав ферросиликатов и других солей, как окисных, так и закисных, а также в состав гидратов железа. Био­логическое значение его велико: с ним связано образование хло­рофилла в зеленых растениях.

Кальций встречается преимущественно в виде солей разных кислот, чаще всего угольной. Он очень важен для растений, так как входит в состав стеблей, и обычно находится в раститель­ных клетках в виде кристаллов щавелевокислого кальция.

Магний, как и кальций, встречается в виде аналогичных со­единений. Он важен для растений, так как входит в состав хлоро­филла.

Натрий и калий входят в состав солей различных кислот, при­чем натрий биологического значения не имеет, тогда как калий является одним из основных элементов питания растений и, в частности, играет большую роль в крахмалообразовании.

Фосфор входит в состав почвы в виде фосфатов и в виде раз­личных органических соединений. Он содержится в ядре расти­тельных клеток. Известно, что недостаток в почве фосфора отра­жается на качестве зерна. Он является одним из основных пита­тельных элементов и необходим для развития растений так же, как и азот.

Азот — исключительно важный для питания растений, элемент - органоген, входящий в состав молекулы белков основы расти­тельной и животной клетки, Встречается в почве в форме различ­ных органических соединений, аммиачных солей и солей азотной и азотистой кислот.

Сера также входит в состав молекулы белков. В почвах встре­чается в форме сульфатов, сернистых солей, сероводорода и раз­личных органических соединений.

Водород важен для растений как органоген. Входит в состав воды, гидратов, разнообразных свободных кислот и их кислых солей.

Хлор биологического значения не имеет. В почве встречается в виде хлористых солей.

Углерод входит в состав растительных остатков и составляет в среднем 45 % их массы. Как основа всех органических соедине­ний он имеет исключительно большое значение. Встречается в поч­ве также и в форме минеральных соединений углекислого газа и солей угольной кислоты.

Марганец, как предполагают, играет роль катализатора. Опре­деленное биологическое значение имеют также и многие другие химические элементы, встречающиеся в почвах в очень малых ко­личествах (например, медь, цинк, фтор, бор и другие), так назы­ваемые микроэлементы. Некоторые из них используются в качест­ве минеральных удобрений. Однако наибольшее значение для пи­тания растений имеют соли калия, кальция, магния, железа и кислот — азотной, фосфорной, серной и угольной.

  Для характеристики плодородия почвы наибольшее значение имеет содержание гумуса, азота, фосфора и калия. Определение содержания в почве тех или других химических элементов и форм их соединений является задачей химического анализа почв.

Содержание гумуса в верхнем горизонте почв разного типа колеблется в широких пределах, но для каждого типа и подтипа почвы оно является достаточно устойчивым и поэтому характер­ным показателем. Для остальных элементов, наряду с их валовым содержанием (которое свидетельствует о той или иной степени плодородия почвы), необходимо знать содержание их форм рас­тениями.