- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Раздел I. Химия почв
- •1. Химический состав почв
- •1.1. Элементный состав почв
- •1.2. Фазовый состав почвы
- •1.3. Соединения щелочных и щелочно-земельных элементов в почвах
- •1.4. Формы соединений химических элементов в почвах и их доступность растениям
- •Контрольные вопросы
- •2. Почвенные растворы
- •2.1. Концентрации и активности ионов и солей в почвенных растворах
- •2.2. Методы определения активности ионов
- •Контрольные вопросы
- •3. Катионообменная способность почв
- •3.1. Селективность катионного обмена
- •3.2. Кинетика обмена катионов
- •3.3. Уравнения и изотермы катионного обмена
- •3.4. Катионный обмен и адсорбция
- •3.5. Обменные катионы в почвах
- •Контрольные вопросы
- •4. Окислительно-восстановительные реакции и процессы в почвах
- •4.1. Окислительно-восстановительный потенциал почвы
- •4.2. Потенциалопределяющие системы в почвах
- •4.3. Окислительное состояние основных типов почв
- •4.4. Типы окислительно-восстановительных режимов
- •4.5. Влияние окислительно-восстановительных процессов на химическое состояние почв
- •4.6. Методы определения окислительных потенциалов и изучения окислительно-восстановительных режимов
- •Контрольные вопросы
- •Раздел II. Физика почв
- •1. Подготовка почвы к определению показателей физических свойств
- •1.1. Заложение и описание почвенного разреза
- •1.2. Морфологическое описание почвенного разреза
- •Пример морфологического описания почвы Разрез № 217
- •Контрольные вопросы
- •2. Определение гранулометрического состава почвы
- •Классификация почв и пород по гранулометрическому составу
- •2.1. Методы определения гранулометрического состава
- •2.1.1 Определение гранулометрического состава визуально и на ощупь
- •Визуальные методы определения гранулометрического
- •2.1.2 Лабораторные методы определения гранулометрического состава
- •Подготовка почвы к гранулометрическому анализу
- •Форма записи при определении гигроскопической влажности почвы
- •Определение гранулометрического состава в стоячей воде. Метод пипетки
- •Плотность и вязкость воды в зависимости от температуры
- •Интервалы во времени при взятии проб суспензии в зависимости от температуры суспензии и плотности частиц
- •Расчёт результатов анализа
- •Пример вычисления:
- •Пример записи данных гранулометрического анализа
- •Контрольные вопросы
- •3. Методы изучения структуры почвы
- •3.1. Морфологическое изучение почвенной структуры
- •3.2. Лабораторные методы изучения структуры почвы
- •3.2.1. Агрегатный анализ почвы (метод сухого рассева)
- •Форма записи результатов агрегатного анализа
- •3.2.2. Определение водопрочности структурных агрегатов по п.И. Андрианову
- •3.2.3. Микроагрегатный анализ
- •Форма записи результатов микроагрегатного анализа
- •3.2.4. Определение порозности агрегатов
- •Форма записи при определении порозности агрегата
- •Контрольные вопросы
- •4. Методы определения показателей общих физических свойств почвы
- •4.1. Определение плотности твёрдой фазы почвы
- •Состав и плотность некоторых минералов
- •Форма записи определения твёрдой фазы почвы
- •4.2. Определение плотности почвы
- •Форма записи определения плотности почвы
- •4.3. Определение пористости (порозности, скважности) почвы
- •4.4 Определение дифференциальной порозности методом расчёта
- •Форма записи определения дифференциальной порозности
- •4.5 Оценка показателей общих физических свойств почвы
- •Характеристика уплотненности почвы по величине плотности сложения (dV, г/см3) и порозности (p, % от объёма почвы)
- •Контрольные вопросы
- •5. Методы изучения водных свойств почвы
- •5.1 Определение влажности почвы
- •5.2 Определение водопроницаемости почвы
- •Оценка водопроницаемости почв тяжёлого гранулометрического состава
- •Форма записи результатов определения водопроницаемости почвы
- •5.3 Определение гидрологических характеристик почвы
- •Максимальная гигроскопичность почв, различных по гранулометрическому составу и средней гумусированности
- •5.4 Определение влагоёмкости почвы
- •Форма записи результатов определения капиллярной влагоёмкости
- •Оценка предельной полевой (наименьшей) влагоёмкости
- •5.5 Расчёты запасов влаги при определении наиболее важных гидрологических характеристик почвы
- •Контрольные вопросы
- •Раздел III. Статистическая обработка данных при изучении свойств почв
- •1. Статистические показатели вариационных рядов
- •Пример расчёта статистических показателей
- •Результаты статистической обработки данных определения плотности лугово-чернозёмной почвы в слое 0 – 20 см
- •2. Оценка существенности разницы выборочных средних
- •Примеры расчётов
- •Влияние использования лугово-чернозёмной почвы на водопрочность структуры
- •3. Корреляция и регрессия
- •Пример расчёта
- •Влажность устойчивого завядания растений при различной плотности пахотного слоя чернозёма обыкновенного
- •Расчет корреляционной зависимости между влажностью устойчивого
- •Слоя чернозёма обыкновенного
- •Заключение
- •Библиографический список
Контрольные вопросы
1. Что понимают под общим, непосредственным, ближним и потенциальным резервом элементов?
2. Какими причинами обусловлено распределение соединений щелочных и щелочноземельных катионов по профилю почв и в их зонально-генетическом ряду? Приведите примеры.
3. Что понимают под катионным обменом? Написать общее уравнение обмена катионов.
4. Что понимают под почвенно-поглощающим комплексом (ППК) и обменными катионами?
5. Что понимают под емкостью катионного обмена? Перечислите виды емкости катионного обмена и дайте им краткую характеристику.
6. От каких показателей почвы зависит емкость катионного обмена? Показать эту зависимость.
7. Что понимают под селективностью катионного обмена и от каких показателей она зависит? Написать уравнение коэффициента селективности.
8. Написать стадии реакции обмена катионов раствора на катионы ППК.
9. Что служит количественной характеристикой обмена катионов? Написать уравнения изотерм катионного обмена для одновалентных и разновалентных катионов.
10. Что понимают под адсорбцией? Какие виды адсорбции существуют?
11. В чем заключается отличие адсорбции от обмена катионов?
12. Роль обменных катионов в почвообразовании.
4. Окислительно-восстановительные реакции и процессы в почвах
Анализ процессов трансформации соединений химических элементов в почвах показывает, что при переходе от элементов I группы периодической системы Д.И. Менделеева к элементам VII и VIII групп закономерно меняются доминирующие условия и механизмы этих процессов. Катионы щелочных металлов преимущественно участвуют в реакциях ионного обмена; щелочно-земельные катионы, кроме того, образуют труднорастворимые соединения. Для элементов III – V групп характерна зависимость соединений и подвижности от растворимости и комплексообразования, кислотности среды и окислительного потенциала.
В формировании химических свойств почв, их профилей и плодородия окислительно-восстановительные процессы занимают одно из ведущих мест. Окислительно-восстановительные реакции и процессы наиболее часто изучают в связи с преобразованием или изменением почв под влиянием избыточного увлажнения. Главное внимание обращается на восстановительную трансформацию соединений железа, марганца, азота, серы. Однако окислительно-восстановительные реакции протекают постоянно и в хорошо аэрированных почвах, в том числе в верхних горизонтах черноземов, серых лесных, бурых пустынных и других почв. Например, реакции окисления непрерывно осуществляются в ходе гумификации растительных остатков, когда изменяется окислительное состояние железа, марганца и ряда других элементов, поступающих в почву с органическими остатками. Иными словами, эти реакции идут и в хорошо аэрированных почвах.
Для большого набора входящих в состав почвы химических элементов характерны различные степени окисления. Различную степень окисления, или различную валентность, проявляют макроэлементы: углерод, азот, сера; переходные и микроэлементы: железо, марганец, хром, медь, селен, молибден, олово. Окислительно-восстановительные реакции в почвах протекают в гетерогенной многофазной среде, а участвующие в реакции вещества часто представлены труднорастворимыми соединениями; характерно непосредственное участие в окислительно-восстановительных реакциях органических веществ. Наряду с чисто химическими процессами в почвах широко развиты или даже преобладают биохимические процессы окисления и восстановления. Слишком низкие потенциалы, складывающиеся при интенсивно идущих восстановительных реакциях, как и слишком высокие потенциалы, вызывающие накопление соединений с элементами в высших степенях окисления, создают неблагоприятную обстановку и снижают продуктивность большинства возделываемых культур. Оптимальные интервалы окислительно-восстановительных потенциалов окончательно не установлены, но при интенсивном земледелии возникает необходимость их регулирования. Оптимизация окислительно-восстановительных режимов может быть осуществлена с помощью приемов обработки почвы, осушительной мелиорации, орошения, а также с помощью химических средств, в частности, путем внесения органических удобрений.