МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ – МСХА имени К.А. Тимирязева

(ФГОУ ВПО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева)

Факультет почвоведения, агрохимии и экологии

Кафедра почвоведения

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: ОБЩЕЕ ПОЧВОВЕДЕНИЕ

на тему

«Поглотительная способность почв, ее роль в формировании плодородия почв»

Выполнил:

студент 201 группы

И.А. Серегин

Проверил:

д.б.н. профессор В.Г. Мамонтов

Оценка курсовой работы:

Москва, 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

Почвенный поглощающий комплекс 4

Почвенные коллоиды 6

Виды поглотительной способности почв 11

Физическое состояние почвенного поглощающего комплекса

в зависимости от состава поглощенных оснований 14

Показатели, характеризующие поглотительную способность почвы 17

Поглотительная способность и ее роль в генезисе и плодородии почв 18

Состав почвенного поглощающего комплекса подзолистых почв 20

Заключение 22

Список использованной литературы 23

Введение

Важнейшая особенность почвы – ее гетерогенность и многофазность. Благодаря этим свойствам большинство процессов, протекающих в почвах, включая питание растений, миграцию и аккумуляцию вещества, формирование характерных признаков твердой фазы почвы и др., связанно с перераспределением вещества между фазами почвы. Процессы поглощения, происходящие в почвах, объединяют самые разнообразные явления как сорбционной природы, так и не связанные непосредственно с сорбцией на частицах почвы. Совокупность явлений поглощения и удержания разнообразных твердых, жидких и газообразных веществ называют поглотительной способностью почвы.

О существовании сорбционных свойств почвы, проявляющихся, например, в поглощении газов, паров воды или растворенных веществ твердой фазой почвы, знали давно. Однако современные представления о сорбционных процессах в почве и о ее поглотительной способности, развитые в работах К.К. Гедройца, Г. Вигнера, С. Матсона, Е.Н. Гапона и в более поздних исследованиях А.Н. Соколовского, А.Ф. Тюлина, С.Н. Алешина, Н.И. Горбунова, Ф. Келли и др., сформировались благодаря развитию представлений физической и коллоидной химии. Для понимания роли коллоидов в образовании и функционировании почвы особое значение имеет знание таких разделов коллоидной химии, как учение о коллоидных системах; теория молекулярно-кинетических явлений; учение о поверхностных явлениях и теория устойчивости, коагуляции и стабилизации коллоидных систем, включая строение частиц дисперсной фазы (мицеллы), электрические свойства поверхностных слоев в дисперсных системах и электрокинетические явления, строение диффузных двойных слоев на поверхностях раздела фаз и др.

Почвенный поглощающий комплекс

Понятие о почвенном поглощающем комплексе было введено в почвоведение К.К. Гедройцем. Он установил, что почвы содержат некоторое количество катионов, нерастворимых в дистиллированной воде, но легко переходящих в раствор при обработке определенной навески почвы раствором нейтральной соли (NH₄Cl, NaCl, BaCl₂ и т.д). При этом часть катионов нейтральной соли поглощается почвой, а взамен поглощенной части в растворе появляются в эквивалентном количестве другие катионы, а в ряде случаев – водородный ион. Свойством поглощения катионов из растворов обладают предколлоидная (0,001-0,0001 мм) и особенно коллоидная (<0,0001 мм) фракции.

Вся масса присутствующих в данной почве органических и минеральных коллоидов вместе с поглощенными ими ионами называется почвенным поглощающим комплексом, который в свою очередь состоит из двух частей: адсорбентов-коллоидов и адсорбируемых веществ – различных катионов и анионов[2].

В состав адсорбентов-коллоидов входят минеральные, органические и органо-минеральные вещества. Из минеральных почвенных коллоидов можно назвать следующие.

1. Группа глинистых минералов (монтмориллонит, бейделлит, каолинит, галлуазит, аллофаны и др.). Это отрицательно заряженные коллоиды. В состоянии золя они бесцветны, а в виде геля дают белые и светло-серые осадки. Наиболее гидрофилен из них монтмориллонит.

2. Гидрат оксида кремния SiO₂*nH₂O – также гидрофильный отрицательный коллоид. В состоянии золя он дает бесцветные, слабоопалесцирующие растворы, при переходе в гель образует белые студенистые осадки, при высыхании превращающиеся в тончайший белый порошок аморфного кремнезема (кремнеземная присыпка)

3. Гидроксид марганца Mn₂O₃*nH₂O – отрицательно заряженный коллоид. В состоянии золя он имеет коричневато-бурый цвет. Гель его представляет темно-коричневый осадок, по высыхании превращающийся в темно-коричневые и иссиня-черные конкреции и пленки.

4. Гидроксиды железа Fe(OH)₃*nH₂O. Это коллоид, обладающий амфолитоидностью. В кислой среде он заряжен положительно, в щелочной – отрицательно. Изоэлектрическая точка лежит около pH 7,0. В состоянии золя он имеет красновато-коричневый цвет. При выпадении в гель дает ржаво-красный осадок, по высыхании превращающиеся в темно-бурые и темно-коричневые конкреции.

5. Гидроксиды алюминия Al(OH)₃*nH₂O. Так же как и гидрат оксида железа, он представляет амфолитоид. Изоэлектрическая точка наступает при pH 7,0-8,0. В чистом виде дает бесцветный золь и белый хлопьевидный осадок. В природе в чистом виде обычно не встречается и образует растворы и осадки совместно с гидратами оксида железа.

В состав органических почвенных коллоидов входят:

1) коллоиды гумусовых веществ и прежде всего гуминовой кислоты; заряжены отрицательно, гидрофильны, в состоянии золя имеют темный красновато-коричневый цвет, в состоянии геля дают темно-коричневые, чернеющие при высыхании осадки.

2) тела некоторых очень мелких бактерий, обладающих свойством физико-химического поглощения и обмена; у белковых тел в зависимости от реакции среды заряд может быть отрицательным или положительным.

В почвах присутствуют также многочисленные комплексные минеральные и органо-минеральные соединения коллоидной природы. Комплексный характер коллоидных веществ в почвах объясняется тем обстоятельством, что большинство коллоидов в почвах находится в скоагулированном состоянии. Они образуют клей между более крупными частицами почвы. При коагуляции весьма обычно совместное осаждение двух или нескольких веществ и образование коагелей. Весьма обычны кремне-глиноземные и кремне-железистые коагели, железисто-марганцевые, гумусово-железисто-марганцевые, гумусово-глиноземные и ряд других. Соотношение компонентов в коагелях варьирует в широких пределах, отчего меняются и свойства последних.

Другая составная часть поглощающего комплекса – это поглощенные коллоидами, способные к обменным реакциям катионы или анионы. Обзор почвенных коллоидов показывает, что большинство из них несет отрицательный заряд и поэтому способно поглощать и обменивать преимущественно катионы.

Лишь в условиях нейтральной или кислой сред некоторые коллоиды приобретают положительный заряд и почва обнаруживает способность к поглощению анионов, что особенно заметно при обильном содержании гидроксидов железа и алюминия, как это наблюдается в красноземах и ферраллитных почвах.

Количество поглощенных катионов изменяется в зависимости от общего содержания коллоидов, соотношения между органическими минеральными коллоидами и от реакции среды.

Органические коллоиды обладают значительно большей поглотительной способностью, чем минеральные. Так, чистый коллоид гуминовой кислоты может поглотить 350-450 мг-экв, а фульвокислоты – 600-700 мг-экв оснований на 100г почвы[2]. По данным К.К. Гедройца, в черноземе, содержащем 10% гумуса, около 50% емкости обмена обусловлено органической частью. В почве коллоиды составляют лишь часть ее массы (максимум до 20-25%), гумусовые вещества исчисляются единицами процентов. Поэтому количество оснований, способных к поглощению и обмену в почвах, значительно ниже, чем в чистых коллоидах.

Максимальное количество поглощенных катионов (мг*экв на 100 г почвы), способных к обмену на другие катионы, называется емкостью поглощения почв.

В глинистых почвах, богатых органическими коллоидами, емкость поглощения достигает 60-65 мг*экв на 100г почвы, в большинстве почв она составляет 15-35 мг*экв, а в песчаных, бедных коллоидами, почвах не превышает часто 2-3 мг*экв на 100 г почвы.

Емкость поглощения одной и той же почвы – величина непостоянная: она изменяется в зависимости от реакции среды, при которой происходит вытеснение и обмен катионов, и от энергии катиона-вытеснителя. В щелочной среде емкость коллоидов-ацитоидов увеличивается, в кислой – понижается. У коллоидов с положительным зарядом – базоидов – наоборот, повышение электростатического потенциала и емкости поглощения анионов увеличивается в кислой среде.

Реакция обмена при условии высокой влажности протекает с большей скоростью. К.К. Гедройц показал, что для полного вытеснения Ca из почвы при добавлении в нее 1 н. раствора хлористого аммония достаточно одной минуты. Однако оно происходит лишь при широком отношении раствора-вытеснителя в почве. По данным Н.И. Горбунова, при 38%-й влажности обмен поглощенных Ca и Mg на аммоний заканчивается лишь через 10 дней.

Состав поглощенных оснований в почвах достаточно разнообразен: в почвах обнаружены поглощенные Ca, Mg, K, Na, NH₄, H и Al. Этот перечень касается лишь наиболее распространенных ионов. В почвенном поглощающем комплексе присутствуют Li, Mn, Rb, Cs, Ti, Ni и др.

Прочность связи поглощенных ионов с коллоидными частицами поглощающего комплекса зависит от зарядности катиона, его атомной массы, степени гидратации иона, а также от свойств самого коллоида. Так, в коллоидных частицах, сохранивших кристаллическое строение, например в монтмориллоните, поглощенные катионы входят в межплоскостные расстояния кристаллической решетки и вытесняются оттуда с трудом.