19. Минеральная часть твёрдой фазы почвы.

Это продукт трансформации почвообразующих пород поэтому наследует их геохимические особенности, составляет в среднем 88-99,5% твердой фазы почвы, представлена различными по размерам частицами первичных и вторичных минералов. Первичными называются минералы, которые при превращении земной коры в почву практически не изменились, они встречаются в почве частицами размером более 0,001 мм. Наиболее распространен кварц, обычно его в почвах 40-60%, а в песчаных более 90%. Также в значительных количествах представлены полевые шпаты и слюды. Альбит NaAlSi3O8, Биотит K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2. Первичные минералы формируют скелет почвы, достаточно инертны и могут участвовать в питании растений только после трансформации во вторичные. Вторичные минералы представлены частицами менее 0,001 мм, образуются из первичных в процессе выветривания материнской породы. Среди вторичных различают минералы глин, оксидов и гидроксидов, минералы простых солей.

Глинистые минералы делятся на 3 группы:

1) Монтмориллонитовая

(Монтмориллонит Al2Si4O10(OH)2·nH2O, Бейделит Al3Si3O9(OH)3·nH2O)

2) Каолинитовая (Колинит Al2Si2O5(OH)4, Галлуазит Al2Si2O5(OH)4·2H2O)

3) Гидрослюды (Гидробиотит (K,H3O)(Mg,Fe)3[(Al,Si)4O10](OH)2·nH2O, Гидромусковит (K,H3O)·Al2[(Al,Si)4O10](OH)2·nH2O)

М

Кремнекислородный тетраэдр (слева) и алюмогидроксильный октаэдр (справа): 1 – Si; 2 – О или ОН; 3 – Al

инералы групп монтмориллонита и гидрослюд высокодисперсны, как следствие характеризуются большой суммарной поверхностью и высокой поглотительной способностью. Например емкость поглощения гидромусковита 40-70 м-экв на 100 г почвы. Не высокой дисперсностью и низкой поглотительной способностью (1-30 м-экв) обладают минералы каолинитовой группы. К вторичным минералам относятся гидроксиды кремния, алюминия и железа (SiO2·nH2O; Al2O3·nH2O; Fe2O3·nH2O) и простые соли большей частью малорастворимые и не растворимые. К числу малорастворимых относятся карбонаты кальция и магния (CaCO3, MgCO3) и гипс (CaSO42·H2O), встречающиеся в твердой фазе ряда почв в значительных количествах. Нерастворимые: фосфаты кальция и магния (Са3(РО4)2; Mg3(PO4)2), железа и алюминия (FePO4; AlPO4) – присутствуют во всех типах почв. От соотношения первичных и вторичных минералов зависит ГС почвы. Кварц и полевые шпаты формируют фракции песка и пыли. Глинистые минералы – илистую и коллоидную фракцию. Поэтому в песках и супесях преобладают первичные минералы, в глинистых и суглинистых соотношение первичных и вторичных меняется. Различные гранулометрические фракции имеют разный химический состав. Песок имеет максимальное содержание кремния. С уменьшением содержания кремния, возрастает содержание O, K, Mg, Fe, Al, P. Таким образом выраженная поглотительная способность и высокое содержание питательных веществ позволяют сделать заключение что илистая и коллоидная фракции минеральной части почвы представляют наибольшую ценность для питания растений. В связи с этим тяжелые почвы более плодородны чем легкие.

20. Органическая часть твёрдой фазы почвы.

Органическое вещество несмотря на относительно невысокое содержание в почве (0,5-12%) во многом определяет уровень плодородия. Органическое вещество это результат деятельности живых организмов, включает не разложившиеся остатки растений животных и микроорганизмов и гумус. Гумус состоит из неспецифических соединений: лигнин, целлюлоза, белки, аминокислоты, сахара. И специфических гумусовых веществ. Не разложившиеся органические остатки и соединения не специфической части гумуса составляют 10-20% от органической части почвы. Рассматриваемые группы легко подвергаются минерализации и таким образом являются источником элементов питания. Кроме того, 10-30% этих веществ гумифицируется с образованием гумусовых веществ. Специфическая часть гумуса 80-90% от содержания органического вещества. Выделяются 3 главные группы гумусовых веществ: гумусовые кислоты, фульвокислоты и гумин. Все они высокомолекулярные соединения циклического строения, содержат азот и имеют кислотную природу. Гуминовые кислоты – это нерастворимые в воде вещества темно-коричневого или черного цвета. Химический состав: С – 46-62%, О – 29-40%, Н – 2,8-6%, N – 2-6%. Гуминовые кислоты хорошо растворяются в слабых растворах щелочей образуя гуматы одновалентных катионов. Гуматы 2х и 3х валентных катионов в воде не растворяются. В составе гуминовых кислот содержится 15-80% азота почвы.

Фульвокислоты – окрашенные в желтый или бурый цвет, имеют меньшую молекулярную массу, чем гуминовые кислоты и более простое строение. Фульвокислоты содержат больше кислорода, но меньше углерода и азота чем гуминовые кислоты. С – 36-50%, O – 44-50%, H – 3-5%, N – 2-4,5%. Фульвокислоты хорошо растворимы в воде, легко передвигаются по профилю почвы, способны разрушать минералы, причем соли фульвокислот с щелочными и щелочно-земельными металлами растворимы в воде, а фульваты 3х валентных катионов растворяются при кислой рН, поэтому фульвокислоты играют существенную роль в подзолообразовании. В фульвокислотах содержится 20-40% почвенного азота, в большей степени подверженного минерализации, чем азот гуминовых кислот.

Гумин – самая энертная часть гумуса. Представляет сложный комплекс гуминовых и фульвокислот прочно связанных с минеральной частью почвы и между собой. Поэтому гумин не переходит в растворы кислот и щелочей, очень устойчив к микробиологическому разложению. Азот гумина - 20-30% азота почвы.

Гуминовые и фульвокислоты характеризуются наличием ряда функциональных групп карбоксильной (–СООН), спиртовой (-ОН), метоксильные (–О–СН3) и др. В связи с этим специфические гумусовые вещества обладают высокой поглотительной способностью в отношении катионов.