Валовой химический состав почв
Химические соединения (в % массы безводной, |
Дерново-сильнопод- золистая почва |
Чернозем типичный |
||
безгумусовой и бескарбо- натной почвы |
Ап 5-10 см |
С 190-200 см, ленточная глина |
Ап 0-10 см |
С 190-200 см, лессовидный суглинок |
Гумус* |
4,31 |
0,10 |
10,8 |
0,7 |
SiO2 |
75,58 |
65,25 |
78,97 |
76,96 |
Al2O3 |
13,36 |
18,88 |
10,67 |
11,42 |
Fe2O3 |
4,30 |
7,27 |
4,30 |
4,90 |
CaO |
0,90 |
1,35 |
1,96 |
1,56 |
MgO |
1,27 |
2,34 |
1,14 |
1,36 |
K2O |
2,94 |
3,50 |
2,29 |
2,34 |
Na2O |
1,17 |
1,42 |
0,81 |
1,40 |
P2O5 |
0,10 |
0,01 |
0,37 |
0,08 |
SO2 |
0,02 |
0,02 |
0,49 |
0,20 |
* В процентах массы сухой почвы |
||||
Основу химического состава этих почв представляют кремнезем, полуторные окислы железа и алюминия. Но гумуса, кальция, фосфора, серы в черноземе больше, чем в подзолистой почве.
По сравнению с материнскими породами (ленточными глинами и лессовидным суглинком) в почвах оказалось больше фосфора, серы (в черноземах), меньше полуторных окислов.
Химический состав почв сильно зависит от их механического состава. Известно, что крупные фракции почвы (1-0,25 мм) содержат кремнезема 95%, глинистые частицы (меньше 0,002 мм) немногим больше 50%; полуторные окислы железа и алюминия связаны главным образом с мелкими частицами почвы (пыль и глина). Все питательные элементы растений (Ca, Mg, K, P) заключены также или в мелкодисперсных частицах минеральной части почвы или в органическом веществе. Поэтому глинистые почвы содержат питательных веществ больше, чем песчаные.
Важнейшей составной частью почвы, определяющей ее свойства и плодородие, является гумус. Это темное аморфное коллоидное вещество сложного химического состава, образовавшееся в результате разрушения мертвых остатков растений и животных и последующих процессов новообразования органических веществ.
Органические остатки растений и животных в почве под влиянием воды, воздуха и микроорганизмов претерпевают различные изменения. Часть органических веществ минерализуется до конечных продуктов распада (N, CO2, минеральные вещества), используемых вновь для питания растений, микроорганизмов, и переходит в плазму их тела, а некоторая часть продуктов разложения органического вещества и микробного синтеза превращается в гумус.
Таким образом, под гумусом понимают не все органические остатки, сохранившиеся в почве, а только вновь возникшее органическое вещество. Образование гумуса - сложный процесс биологических и биохимических превращений остатков растительных и животных организмов в результате главным образом деятельности бактерий и грибов.
Измеряя в почве условия разложения органического вещества, можно в определенной степени влиять и на процесс образования гумуса, что и происходило в природе при почвообразовании в различных климатических зонах.
В составе гумуса выделяют гуминовые и фульвокислоты.
Гуминовые кислоты - высокомолекулярные азотсодержащие органические вещества. Они извлекаются из почвы растворами щелочей и представляют собой жидкость черного или бурого цвета.
При взаимодействии с минеральной частью почвы гуминовые кислоты образуют соли - гуматы - двухвалентных (Ca, Mg) и трехвалентных (Fe, Al) катионов в виде нерастворимых в воде гелей или гуматы одновалентных (K, Na, NH4) катионов, образующие с водой коллоидальные растворы - золи.
Гуматы двух- и трехвалентных катионов закрепляются и накапливаются в почве, а гуматы одновалентных катионов легко вымываются.
Фульвокислоты - сложные азотсодержащие органические соединения, хорошо растворимые в воде. Раствор их желтого или светло-бурого цвета. При взаимодействии с минеральной частью почвы эти кислоты образуют соли - фульваты, хорошо растворимые в воде. Основное отличие фульвокислот от гуминовых - резко выраженная кислая реакция (рН 2,6-2,8). При такой реакции фульвокислоты растворяют большинство минералов, выносят их в нижележащие слои и этим снижают почвенное плодородие.
Гумусовые вещества почвы (гуминовые кислоты и фульвокислоты) содержат около 3-5% азота. Гуминовын кислоты несколько богаче этим элементом, чем фульвокислоты.
При оценке продуктивности почвенного гумуса имеет значение величина отношения гуминовых кислот к фульвокислотам; чем она больше, тем потенциальнее плодороднее почва (табл. 4).
Таблица 4
Соотношение между гуминовыми кислотами и фульвокислотами
в разных почвах
Почва |
Гумус |
Гуминовые кислоты |
Фульво- кислоты |
Отношение гуминовых кислот к |
|
в % |
фульвоксло- там |
||
Дерново-сильноподзолистая суглинистая |
2,00 |
22,30 |
29,2 |
0,77 |
Темно-серая лесная |
10,55 |
28,20 |
25,4 |
1,11 |
Чернозем обыкновенный |
12,67 |
36,30 |
22,4 |
1,62 |
Значение гумуса в почве огромно. Он улучшает ее химические и биологические свойства, способствует образованию прочной структуры, при минерализации обеспечивает растения в доступной форме азотом и зольными элементами. Чем больше гумуса в почвах, тем лучше ее тепловые (темная окраска почвы способствует поглощению тепловой энергии солнца) и водные свойства; богатые гумусом почвы обладают большой влагоемкостью. Гумус в почве служит также хорошим субстратом для развития полезной почвенной микрофлоры.
От количества гумуса в определенной степени зависит и плодородие почвы. Содержание гумуса в почвах колеблется в широких пределах: от 1,8 до 3,0% в дерново-подзолистых почвах, до 10% и выше - в черноземах. Промежуточное положение занимают серые лесные и каштановые почвы (3,0-3,5%). Мало гумуса и в сероземах (2-2,5%). Непрерывное возделывание большинства сельскохозяйственных культур ведет к минерализации, и потере гумуса, поэтому поддержание почвенного плодородия обеспечивается внесением в почву органических удобрений (навоза, торфа, сидератов), возделыванием сельскохозяйственных растений с мощной корневой системой в пахотном слое, поддержанием в почве благоприятного воздушно-водного режима и реакции среды, способствующей микробиологической деятельности.