3) Методы изучения органического вещества почв; понятие о гумусном состоянии почв; объединение всех данных о состоянии

При изучении вопросов, связанных с органической частью почв, приходится иметь дело с различными задачами, требующими применения тех или иных методов анализа и исследования. В соответствии с этими задачами применяемые методы могут быть разделены на следующие четыре группы:

1. Методы определения общего содержания гумуса (или органической части почвы в целом).

2. Методы определения отдельных элементов, входящих в состав гумуса.

3. Методы анализа, применяемые для качественной характеристики состава гумуса.

4. Методы исследования отдельных составных частей гумуса.

Точных и универсальных методов определения общего количества гумуса в почвах до сих пор не имеется. Существующие методы являются только приблизительными и могут быть подразделены на прямые и косвенные.

Прямые методы. К прямым методам определения общего количества гумуса в почвах относятся: а) метод определения потери от прокаливания и б) метод окисления гумуса перекисью водорода.

Определение органического вещества почв по потере от прокаливания. Этот наиболее простой метод, состоящий в удалении органического вещества осторожным прокаливанием при доступе воздуха и в определении количества гумуса по потере от прокаливания (в пересчете на навеску, высушенную при 105°), может дать достаточно точные результаты только для объектов с незначительным содержанием минеральной части или при отсутствии в последней водных силикатов, т. е. для бедных золой торфов, слабо минерализованных лесных подстилок и для песчаных почв на кварцевых песках. Для более распространенных почв на глинистых и суглинистых породах, при относительно небольшом содержании гумуса, определение последнего по потере от прокаливания уже невозможно ввиду того, что при прокаливании происходит потеря химически связанной воды водных силикатов, величина которой может быть настолько значительна (2-6, даже до 8%), что получаемые таким путем количества органического вещества сильно преувеличены.

В последнее время Воюкос (Bouyoucos, 1932, 1933) предложил специальный метод для определения химически связанной воды в почвах путем удаления последней нагреванием навески почвы в трубке без доступа воздуха. Если бы этот метод оправдался, то, определив потерю от прокаливания и отдельно содержание химически связанной воды, можно было бы вычислить содержание органического вещества по разности. Однако метод Воюкоса не может быть точным в присутствии органического вещества, которое при нагревании до 300° неизбежно должно терять элементы воды.

Гумус - основная часть органического вещества почвы, полностью утратившая черты анатомического строения организмов. Делится на 2 большие группы веществ:

Неспецифические органические соединения, которые могут быть выделены из почвы, идентифицированы и количественно определены (сахара, аминокислоты, белки, органические основания, дубильные вещества, органические кислоты и т.д.)

В большинстве минеральных почв составляют единицы процентов общего содержания органического вещества;

Специфические гумусовые соединения - наиболее характерная специфическая часть, составляющая приблизительно 80-90% общего содержания органического вещества в большинстве минеральных почв.

Гумусовые вещества представляют собой смесь различных по составу и свойствам высокомолекулярных азотосодержащих органических соединений, объединенных общьностью происхождения некоторых свойств и чертами строения. Перечислим важнейшие из них: 1. Специфическая окраска, варьирующая от темно бурой, почти черной, до красновато-бурой и оранжевой для различных групп и фракций гумусовых веществ; 2. Кислотный характер, обусловленный карбоксильными группами; 3. Содержание углерода от 36 до 62% азота от2,5 до 5% в различных группах и фракциях; 4. Наличие во всех группах циклических фрагментов, содержащих 3-6% гетероциклического азота; 5. Наличие негидролизуемого азота в количестве 25-35% от общего; 6. Большое разнообразие веществ по молекулярным массам, лежащих в пределах от 700-800 до сотен тысяч.[5]

Основными источниками органического вещества почвы являются отмершие остатки растений в виде надземной и корневой масс. Органические остатки почвенной фауны поступают в меньших количествах. Масштабы поступающих в почву органических остатков растений, их состав, соотношение надземной и корневой масс зависят от состава зональной растительности местных условий, определяющих её продуктивность. Характер поступления органических остатков в почвенный профиль неодинаков: в лесах основное его количество поступает на поверхность почвы, а в травянистых сообществах значительная часть (от 25-30 до 80-90%) поступает непосредственно в почву в виде отмерших корней. Различный характер поступления опада имеет важное значение при дальнейших процессах его превращения. Химический состав сухих органических остатков представлен углеводами, белками, лигнином, восками, смолами и другими веществами. Растительные остатки, богатые лигнином, дубильными веществами, смолами (хвоя, древесина) разлагаются медленно. Из опада культурных растении быстрее разлагаются остатки бобовых трав и медленнее - солома злаковых.

Органические остатки, поступая в почву или на её поверхность, подвергаются различным превращениям: механическому измельчению почвенной фауной, физико-химическим и биохимическим измельчениям под влиянием микроорганизмов, мезо- и макрофауны почвы. Основными направлениями таких превращении являются минерализация органического вещества до конечных продуктов (углерода, водорода и простых солей) и гумификация. При определенных условиях (избыток влаги, неблагоприятный состав опада, низкие температуры) можно наблюдать консервацию органических остатков в виде торфа.

Гумификация - совокупность сложных биохимических, физико-химических и химических процессов превращения органических остатков в гумусовые вещества. Существует 3 группы гумификации: I. Конденсационная или Полимеризационная подразделяющаяся на: 1) образование исходных структурных единиц для формирования гумусовых веществ. 2) конденсация структурных единиц. 3)поликонденсация. II. Концепция биохимического окисления. III. Биологическая концепция.

Состав уже сформировавшихся гумусовых веществ постоянно обновляется за счет включении в их молекулы органических соединений в виде отдельных фрагментов. Такой процесс изменения гумусовых веществ называется фрагментным обновление гумуса.[6]

По растворимости и экстрагируемости из почвы гумусовые вещества делятся на следующие группы: фульвокислоты, гуминовые кислоты и гумин.

Фульвокислоты- наиболее растворимая группа гумусовых веществ, менее сложная по строению, с более низким и молекулярными массами по сравнению с гумусовыми кислотами, с высокой миграционной способностью; характеризуется повышенной кислотностью и способностью к комплексообразованию; наиболее светлоокрашенная часть гумуса; преобладает в подзолистых, дерново-подзолистых, сероземах, красноземах и некоторых других почвах тропиков.

Гуминовые кислоты - наиболее растворимая группа в минеральных и органических кислотах группа гумусовых веществ; характеризуется более сложным строением; имеет более высокие молекулярные массы, повышенное содержание углерода; преобладают в черноземах, каштановых почвах. Серых лесных, дерновых и некоторых других.

Гумин – неэкстрагируемая часть почвы кислотами и щелочами часть гумуса. Эти гумусовые вещества наиболее прочно связаны с глинными минералами.

Изучение роли разнообразных форм органического вещества в генезисе и плодородии почв дало основание помимо вышеизложенных характеристик его состава разделять органическое вещество почвы на лабильную и стабильную части.

Лабильная группа органического вещества имеет первостепенное значение как источник энергии и пищи для почвенной биоты. Установлено также, что растительные остатки улучшают физические и физико-механические свойства почвы.

Стабильная часть представлена гумусовыми веществами, прочно закрепленные минеральные соединения. Это устойчивая, медленно минерализующаяся часть органического вещества.

Недостаток лабильных форм способствует более быстрому разложению устойчивого гумуса, т.е. дегумификации.

Баланс гумуса в почвах складывается из соотношения его приходных и расходных статей. Он позволяет судить о направленности и величине изменений содержания и запаса гумуса в почве. Баланс может быть положительным (если накопление гумуса превышает его расход за этот же период), отрицательным (расход гумуса превышает накопление) или бездефицитным (темпы накопления гумуса и его расхода равны, т.е. запасы остаются без изменения)

Билет 6

1. Происхождение почвы. Понятие почвообразующего процесса.

История: примитивные почвы создавали еще строматолиты протерозоя. Позже на сушу вышли первые сосудистые растения – риниофиты – и продолжили развитие почвообразовательного процесса.

Под почвообразовательным процессом мы понимаем тот комплекс природных явлений, который совершается на поверхности суши в верхних горизонтах материнской породы под влиянием процессов создания органического вещества и его разрушения и при близком участии геологических процессов переноса и отложения элементов материнской породы. Под влиянием этого процесса порода приобретает ту совокупность признаков, которая позволяет выделить таким образом изменившуюся ее часть в особый разряд природных тел - почв.

Началом почвообразования служит поселение растительности на поверхностном слое горных пород, под воздействием которой эти слои превращаются в новое тело природы - почву.

По своей природе почвообразование – это биофизико-химический процесс.

Преобразование горной породы в почву происходит в результате одновременно идущих процессов – выветривания и почвообразования. Они тесно связаны между собой, но обычно первый процесс предшествует. Физическое и химическое выветривание подготавливают породу к почвообразованию – доводят до состояния рухляка, в котором может содержаться некоторое количество влаги и элементов питания в доступной форме. Общая схема почвообразования состоит из следующих основных стадий:  1) привнесение химических элементов и соединений с атмосферными осадками, почвенными животными и растениями в почвообразующую породу;  2) элементарные процессы содействуют преобразованию, перемещению и аккумуляции химических элементов по профилю почвы и формированию генетических горизонтов;  3) частичный вынос химических элементов за пределы почвенного профиля с участием атмосферных осадков.

В результате общей схемы почвообразования формируется новая регулирующая, открытая биокосная система, для которой характерны цикличный и поступательный характер почвообразования. Скорость почвообразования зависит от величины используемых энергетических ресурсов. Поэтому почвообразование во влажных экваториальных лесах в девять раз происходит быстрее, чем в зоне тундры. 

По определению А. А. Роде, почвообразовательный процесс, или почвообразование, — это совокупность явлений превращения и передвижения веществ и энергии, протекающих в почвенной толще.

Первичные почвы: в российском почвоведении приведена концепция, что любая субстратная система, обеспечивающая рост и развитие растений «от семени до семени», есть почва. Идея эта дискуссионная, поскольку отрицает докучаевский принцип историчности, подразумевающий определённую зрелость почв и разделение профиля на генетические горизонты, но полезна в познании общей концепции развития почв.

Зачаточное состояние профиля почв до появления первых признаков горизонтов можно определять термином «инициальные почвы». Соответственно выделяется «инициальная стадия почвообразования» — от почвы «по Вески» до того времени, когда появится заметная дифференциация профиля на горизонты, и можно будет прогнозировать классификационный статус почвы. За термином «молодые почвы» предложено закрепить стадию «молодого почвообразования» — от появления первых признаков горизонтов до того времени, когда генетический (точнее, морфолого-аналитический) облик будет достаточно выраженным для диагностики и классификации с общих позиций почвоведения.

Под факторами почвообразования понимаются внешние по отношению к почве компоненты природной среды, под воздействием и при участии которых формируется почвенный покров земной поверхности. В. В. Докучаев положил начало учению об этих факторах.

Его формула функциональной взаимосвязи между почвенным покровом и главнейшими факторами:

П=f (К, О, Г, Р)Т , где П – почва, К – климат, О – организм, Г – горные породы, Р – рельеф, Т – время.

К, О (живые и мёртвые), материнские Г, Р – элементы внешней среды, Т отражает развитие почв во времени. Все факторы – равно незаменимые (хотя есть разные мнения на этот счёт. Например, Р. В. Ризположенский и В. Р. Вильямс считали организмы ведущим фактором)

Но: значительное разнообразие почв – направляющее действие одного фактора в определённых условиях.

Действие факторов:

• Климат включает воздух приземного слоя, поверхностные и грунтовые воды и солнечную радиацию. Действие его на развитие почв может быть прямым, выражающимся в увлажнении, промачивании, нагревании и охлаждении почв, и косвенным, сказывающимся в жизнедеятельности почвенных организмов.

Типы:

нивальные, где осадки выпадают только в форме снега,

гумидные – осадков выпадает больше, чем испаряется с поверхности,

аридные – сухие, где возможная испаряемость с поверхности почвы значительно больше, чем выпадает осадков.

Почвенный климат известным образом сказывается на свойствах почвы (содержание перегноя, температура, влажность, условия аэрации и др.) и, в свою очередь, зависит от почв, произрастающей на ней растительности и элементов рельефа.

Наиболее важными элементами климата в почвообразовании являются осадки и приток лучистой энергии солнца (тепло и свет).Они влияют на скорость химических и биологических процессов, протекающих в почве.

Температурные условия местности и продолжительность вегетационного периода определяют длительность интенсивного сезонного почвообразования.

При низких температурах происходит необратимое свертывание перегнойных кислот с возникновением нерастворимых веществ, то же наблюдается с некоторыми другими органическими соединениями, органо-минеральными и минеральными коллоидами почвы.

Периодическое влияние положительных и отрицательных температур сопровождается замерзанием, размерзанием и оттаиванием почвы. В связи с выкристаллизованием воды в порах почвы в ней появляются трещины и непрочные отдельности в виде мерзлотной структуры.

На почвообразование может влиять ветер, вызывая дефляцию, а также способствует обмену воздуха атмосферы и почвы, усиливая испарение воды с поверхности земли и из почвы.

• Основными элементами рельефа являются водораздельные пространства, склоны и долины. Всем элементам рельефа присущи свои условия почвообразования и почвы. Формирование почв связано с макро-, мезо- и микрорельефом.

М а к р о р е л ь е ф – это совокупность наиболее крупных форм поверхности земли данной территории – горной, холмистой или равниной. М е з о р е л ь е ф – средние формы поверхности земли, размещающиеся на элементах макрорельефа (второстепенно выгнутые и вогнутые формы поверхности – ложбины, всхолмления и прочие неровности). М и к р о р е л ь е ф – наименьшие формы поверхности земли, наблюдаемые лишь в непосредственной близости и образующиеся на элементах макро- и мезорельефа.

На формирование почв большое влияние оказывает микрорельеф. Разность высот его измеряется десятками сантиметров. Ширина микроповышений или микропонижений не превышает десятков метров. Микрорельеф обуславливает комплексное распределение почв на неровной поверхности земли. Почвы блюдец, лиманов, лунок и ямок сильнее увлажнены, содержат перегноя больше, чем почвы бугорков, валиков, холмиков.

Наибольшее значение в почвообразовании имеет макрорельеф и его элементы, что особенно заметно в горных областях, где почвенный покров сильно разобщен и местами деформирован в связи с усиленной денудацией поверхности. Почвы здесь формируются в соответствии с климатическими особенностями горных зон.

• Образование почвы и ее плодородие в основном зависят от растительности, микроорганизмов и почвенной фауны.

Отмирающие корни – основной источник поступления в почву органического вещества, из которого образуется перегной, окрашивающий почву в темный цвет до глубины массового распространения в ней корневых систем. Извлекая элементы питания с глубины несколько метров и отмирая, растения вместе с органическим веществом накапливают элементы азотного и минерального питания в верхних горизонтах почвы. При этом травянистые растения извлекают минеральных веществ из почвы больше, чем древесные.

Каждой растительной формации соответствует комплекс микроорганизмов разного видового состава, меняющегося с изменением почвообразования.

Корни растений, как муфтой, одеты живым слоем микробных клеток – бактерий и грибов, полезных и вредных. При подборе соответствующих растений в севообороте можно вести борьбу с нежелательными микроорганизмами почвы.

Отмирающая зеленая растительность разлагается бактериями и грибами. Микроорганизмы энергично изменяют не только органическую, но и минеральную часть почвы. Жизнедеятельность их зависит от комплекса почвенных условий, которые могут или способствовать, или задерживать развитие микробов.

Больше всего микроорганизмов в поверхностных горизонтах почвы (10 см). Книзу количество их убывает; на глубине нескольких метров почва относительно стерильна.

Наиболее благоприятна для микробиологических процессов температура от 20 до 40о. В хорошо обработанной окультуренной почве микроорганизмов больше, чем в необработанной; их больше в пресных нейтральных и известковых почвах и меньше в засоленных.

Черви и личинки перемешивают почву, вынося землю наверх из глубоких слоев и обогащают ее органическим веществом. Почвенная масса, прошедшая через кишечник дождевых червей, обогащается азотом и кальцием, приобретает большую емкость поглощения. Следовательно, дождевые черви улучшают химические и физические свойства почвы, увеличивая пористость, аэрацию и влагоемкость ее. В сильно кислых и щелочных, заболоченных или очень сухих почвах дождевых червей нет.

Наконец, почву населяют позвоночные животные, главным образом грызуны (суслики, байбаки, сурки, хомяки, хорьки, мыши, слепыши, кроты), образующие местами многочисленные норы. Заполненные норы землероев, имеющие на почвенном разрезе вид овальных пятен разного диаметра, известны под названием котловин. Перерытость почвы чаще отрицательно влияет на ее

свойства, увеличивая карбонатность и водопроницаемость до очень большой потери воды на фильтрацию.

• Наиболее распространенными материнскими породами являются континентальные четвертичные отложения: древние и современные ледниковы, образования (морена ), лесс и лессовидные породы, аллювий, делювий, элювий и др.

Древняя морена представляет несортированные неоднородные, преимущественно глинистые валунные отложения мощностью иногда до 50-60 м и более. Различают основную, донную, боковую и конечную морену.

В древних озерных котловинах и впадинах распространены ледниково- озерные отложения, образовавшиеся на дне ледниковых озер из взмученного материала ледниковых вод. Эти отложения представляют супеси и ленточные глины с выраженной слоистостью, обусловленной чередованием тонких темных глинистых прослоек с более светлыми песчаными слоями.

Все названные древние четвертичные отложения не везде являются непосредственными материнскими породами, так как они чаще лежат под современными генетическими типами геологических отложений, как элювий, делювий и аллювий.

Элювием называют континентальные геологические образования, возникшие в результате сильного

изменения и разрушения горных пород на месте их первичного залегания. К элювию относят продукты выветривания горных пород, сохраняющие реликтовые структурные и петрографические признаки, генетическую связь и непрерывность последовательности перехода к исходным породам. Элювий так многообразен, как разнообразны горные породы, на которых он образован.

Делювий – генетический тип континентальных отложений, образующихся на склонах в результате смыва и отложения разрушенных выветриванием горных пород.

Вниз по склону механический состав делювия последовательно меняется от более крупнозернистого к мелкозернистому; то же наблюдается и в вертикальном направлении – внизу делювиального чехла залегают более крупные осадки, вверху – более тонкие. Последнее связано с выравниванием ( выполаживанием ) склона и затуханием потоков.

Аллювий – генетический тип континентальных рыхлых слоистых песчано-глинистых речных, дельтовых, овражно-балочных и озерных отложений. Типичный, широко распространенный речной аллювий образуется в результате миграции водных потоков в пределах речных долин. Он дифференцируется на два яруса отложений:

а) верхний – собственно пойменные, песчано-глинистые, относительно горизонта слоистые отложения с разнообразными ископаемыми почвами. Формируется в период разлива полых вод. В составе пойменных отложений закономерно залегает старичный аллювий;

б) нижний – русловые песчано-галечниковые, часто косослоистые отложения с ориентированными гальками и валунами в основании; образуются в русле в условиях миграции потока; залегают в основании эрозионной выемки, на «плотике».

Различают новейший аллювий – массивов современных пойм и древний

аллювий, слагающий речные террасы, сформированный в период их пойменной

стадии.

Пролювий возникает на склонах гор, в области конусов выноса и в устьевых частях горных оврагов в результате деятельности повторяющихся ливневых водотоков. Пролювий склонов и конусов выноса состоит из обломков горных пород разной крупности: от щебня, галечника и гравия до песчано-пылеватых и глинистых осадков включительно. По шлейфам склонов и периферии обширных конусов выноса образуются лессовидные и глинистые пролювиальные отложения.

Свойства же почвы в целом: плодородие, самоочищение …

2. Состав и строение почвенных коллоидов

Накопление в почве элементов питания растений связано с поглотительной способностью почв. Академик К. К. Гедройц предложил под поглотительной способностью почвы понимать способность ее поглощать жидкости, газы, солевые растворы и удерживать твердые частички, а также живые микроорганизмы. Поглотительные процессы в почве обусловлены преимущественно тонкодисперсной частью почвы и особенно коллоидами. Содержание коллоидов в почве редко превышает 30 % почвенной массы, но влияние их на свойства почвы и уровень плодородия исключительно велико.

Почва состоит из частиц различного размера. Почвенными коллоидами называют частицы диаметром от 0,2 до 0,001 мкм. Они образуются при диспергировании (раздроблении) крупных частиц или при конденсации вследствие физического или химического соединения молекул.

По происхождению почвенные коллоиды бывают минеральные, органические и органо-минеральные.

• Органические. Представлены в почве гумусовыми кислотами и гуматами (фульватами и их солями), сформированные в процессе гумификации растительных и животных остатков. Это гидрофильные коллоиды - пептизируются под действием щелочных растворов и коагулируются под влиянием 2 и 3 валентных катионов. Также к ним относят клетки наиболее мелких бактерий, диаметр которых лежит в пределах коллоидной фракции.

• Минеральные коллоиды образуются при выветривании горных пород. Часть из них находятся в кристаллическом состоянии (глинистые минералы: каолинит, гидрослюда, иллит…), а другая часть – амфорные вещества (свежеосажденные гидроксиды Al, Fe, Mn, гидраты кремнезёма и их комплексные осадки – коагели) . Способны к коагуляции при воздействии 2х и 3х валентных катионов.

• Органоминеральные образуются при взаимодействии минеральных и органических коллоидов. Почвенные коллоиды обладают способностью поглощать из почвенного раствора ионы и молекулы.

В большинстве почв преобладают минеральные коллоиды, составляющие 85-90% их общей массы.

В различных почвах содержание коллоидов составляет от 1...2 до 30...40 % массы почвы. Чем тяжелее почва и больше гумус, тем больше коллоидов и наоборот. Наибольшее количество коллоидов отмечено в глинистых и суглинистых почвах с высоким содержанием гумуса, наименьшее — в песчаных и супесчаных почвах, бедных гумусом.

На содержание коллоидов большое влияние оказывает характер почвообразовательного процесса: подзолообразование приводит к разрушению коллоидов в верхней части профиля и вымыванию продуктов разрушения вниз по профилю.

Почвенные коллоиды обладают запасом поверхностной энергии, которая реализуется в различных реакциях, происходящих на поверхности коллоидных частиц при соприкосновении их с почвенной влагой и воздухом.

Коллоиды обладают сорбционной способностью (на их поверхности собираются газовые частицы, молекулы воды и других веществ и отдельные ионы). Присутствие коллоидов обуславливает поглотительную (адсорбция) и обменную способность почв.

Строение коллоидной частицы (мицеллы).

Ядро мицеллы — это внутренняя ее часть, состоящая из недиссоциированных молекул. Оно может быть аморфным или кристаллическим. На поверхности ядра находится двойной электрический слой ионов, соприкасающийся с дисперсной средой (почвенным раствором): внутренний — потенциал определяющий слой неподвижных ионов, прочно связанных с ядром, и внешний — компенсирующий слой ионов, имеющий противоположный заряд.

Заряд коллоидной мицеллы определяют ионы, непосредственно связанные с поверхностью ядра. Этот заряд возникает в результате диссоциации молекул на поверхности ядра. Например, молекулы гидроксида алюминия Аl(ОН)з, составляющие ядро мицеллы, в кислой среде диссоциируют на ионы Al(OH)₂⁺ и ОН^-, а в щелочной — на АlO(OН)₂^- и Н⁺. Сложные ионы удерживаются на поверхности ядра и определяют знак заряда коллоидной мицеллы. Поэтому коллоидная частица гидроксида алюминия в кислой среде имеет положительный заряд, а в щелочной — отрицательный.

Коллоиды, имеющие кристаллическое строение, приобретают заряд иным путем. Известно, что ионы кристаллических частиц, находящиеся на поверхности, не насыщены связями и поэтому могут притягивать ионы из растворов. При этом притягиваются ионы противоположного заряда, вследствие чего образуется диффузный слой коллоидной мицеллы.

Ядро мицеллы и потенциалопределяющий слой ионов образуют гранулу. За потенциалопределяющим слоем гранулы расположены компенсирующие ионы. Прочносвязанные ионы этого слоя образуют неподвижный слой компенсирующих ионов. Затем следует внешний, или диффузный, слой ионов, способных обмениваться на ионы почвенного раствора. Таким образом, коллоидная мицелла состоит из ядра и двух противоположно заряженных слоев ионов.

Почвенные коллоиды по знаку заряда потенциал определяющего слоя подразделяются на отрицательные (ацидоиды) и положительные (базоиды). К отрицательным коллоидам относятся кремниевая кислота, глинистые минералы и гумусовые кислоты, к положительным — гидроксиды железа и алюминия.

Потенциал почвенных коллоидов зависит от их природы и реакции среды. Поскольку почвенные частицы имеют заряд, они способны притягивать дипольные молекулы воды из окружающего раствора, образуя гидратные пленки. Толщина этой пленки зависит от величины заряда. В связи с этим различают гидрофильные коллоиды (кремниевая кислота, гумусовые кислоты), удерживающие многослойные пленки воды, и гидрофобные, то есть слабогидратированные коллоиды (гидроксид железа, каолинит). Гидрофильные коллоиды имеют сродство с водой и способны сильно набухать, что предотвращает их слипание. Гидрофобные коллоиды набухают слабо, поэтому у них выражена способность свертываться и выпадать в осадок.

Коллоиды могут находиться в двух состояниях: золя (коллоидного раствора) и геля (коллоидного осадка).

Коагуляцией называется процесс перехода коллоидов из состояния золя в состояние геля. Слипание коллоидов в агрегаты происходит под влиянием электролитов. Коагуляция ацидоидов вызвана катионами электролита, базоидов — анионами. Свертывание (слипание) коллоидов может происходить при взаимодействии противоположно заряженных коллоидных систем. При высушивании или замораживании почвы наблюдаются дегидратация (обезвоживание) гидрофильных коллоидов и повышение концентрации электролита почвенного раствора, что также вызывает коагуляцию коллоидов.

При коагуляции коллоидов происходит склеивание элементарных почвенных частиц в комочки, в результате чего улучшаются физические свойства почвы. Коагуляцию вызывают двухвалентные катионы, особенно Са²⁺. Кальций называют «стражем почвенного плодородия», так как он способствует образованию структуры и уменьшает кислотность почв.

Пептизация — это обратный процесс коагуляции, при котором коллоиды переходят из геля в золь. Пептизация происходит при воздействии растворов щелочных солей. Например, под влиянием одновалентного катиона натрия наблюдается усиленная гидратация коллоидов и переход их в состояние золя. При пептизации почвенных коллоидов разрушается ценная структура и ухудшаются свойства почвы. Так, столбчатый горизонт солонцовых почв, насыщенный гидратированными катионами натрия, во влажном состоянии набухает, а при высыхании растрескивается на крупные отдельности.

Значение коллоидов в плодородии почв очень велико: от содержания коллоидной фракции зависят связность, водопроницаемость, буферность и другие свойства почвы.

Обладая большой поглотительной способностью, они поглощают из почвенного раствора и сохраняют от вымывания катионы (элементы питания).

Обладают клеящейся способностью, - большая роль в образовании структуры т.к. происходит склеивание механических частиц в агрегаты.

Они содержат N, P, S и другие элементы, питание которых переходит в доступную форму.

3. Дерново-карбонатные почвы

Дерново-карбонатные почвы (встречается также Рендзины) — азональные почвы, образующиеся на карбонатных породах (известняки, мел, доломиты и др.), залегающих на небольшой глубине под хвойными, лиственно-хвойными и широколиственными лесами. Дерново-карбонатные почвы встречаются небольшими участками по всей Европе. Дерново-карбонатные почвы развиваются в аутоморфных условиях и в целом имеют примитивный тип водного режима - промывной. Благодаря высокому содержанию кальция в подстилающей горной породе, органические кислоты быстро нейтрализуются и в виде гуматов кальция накапливаются в верхнем почвенном горизонте. Именно поэтому перегнойный горизонт имеет темный цвет, нейтральную реакцию и хорошо выраженную зернистую структуру. Характерные свойства Д.-к. п. — слабощелочная или близкая к нейтральной реакция гумусового горизонта и слабощелочная реакция горизонтов В и С, высокое содержание гумуса (6—15%), полная насыщенность поглощающего комплекса основаниями (Са и Mg), отсутствие дифференциации профиля по механическому составу, водопрочная зернистая и ореховато-зернистая структура, высокая биологическая и микробиологическая активность, значительные запасы питательных веществ (фосфора, калия и азота). 

Дерново-карбонатные почвы делятся на три подтипа, каждому из которых присущ свой ​​морфологический профиль — типичные, выщелоченные и оподзоленные

• Дерново-карбонатные типичные почвы (Д_к) характеризуются мощным (до 60–100 см) гумусовым горизонтом - хорошо развитый перегнойный горизонт, с содержанием гумуса до 15%. Реакция верхних горизонтов нейтральная, нижних – слабощелочная. Формируются в случае близкого подстилания известняковой плиты или на сильно карбонатной морене (на маломощном элювии известковых пород)и занимают, как правило, повышенные участки рельефа. Почвы щебнисты.

• Дерново-карбонатные выщелоченные почвы (Дк^в) формируются на менее карбонатной и более мощной морене и занимают средние участки холмов. В своем профиле хорошо выраженный переходный горизонт буроватого цвета. Гумусовый горизонт имеет нейтральную или слабо кислую реакцию; содержание гумуса составляет 3-5 %.

• Дерново-карбонатные оподзоленные почвы (Дк^оп) занимают пониженные, выровненные участки рельефа, где возможно дополнительное промывание водами поверхностного стока, обычно встречаются в комплексе с другими подтипами дерново-карбонатных почв. Ниже перегнойного горизонта имеют хорошо выраженный подзолистый горизонт палевого цвета и слабокислую  реакцию (признаки   оподзоленности в горизонте В). Содержание гумуса в дерново-карбонатных оподзоленных почвах  не превышает 3 %.

 Дерново-карбонатные почвы целесообразно использовать для выращивания наиболее требовательных к почвенному плодородию культур – овощных, столовых и кормовых корнеплодов, клевера, пшеницы. Глубокая вспашка и внесение минеральных удобрений, особенно на старопахотных участках – необходимые первоочередные мероприятия по поддержанию и повышению плодородия дерново-карбонатных почв.

билет 8.