2.Гранулометрический состав почв

Почва – полидисперсная система. Она состоит из трёх фаз ─ твёрдой, жидкой и газовой. Твёрдая фаза почв, в свою очередь, состоит из частиц различной величины, которые называются механическими элементами. Близкие по размерам и свойствам частицы группируются во фракции. Группировка частиц по размерам во фракции называется классификацией механических элементов. Относительное содержание в почве механических элементов называется гранулометрическим составом.

В России принята класс-я Н.А.Качинского, по которой механические элементы почвы по размеру группируются в такие фракции:

1. Камни >3 мм.

2. Гравий = 3–1 мм.

3. Песок: крупный = 1,0 – 0,5 мм; средний = 0,50 – 0,25 мм; мелкий = 0,25 – 0,05 мм.

4. Пыль: крупная = 0,05 – 0,01 мм; средняя = 0,01 – 0,005 мм; мелкая = 0,005 – 0,001 мм.

5. Ил: грубый = 0,001 – 0,0005 мм; тонкий = 0,0005 – 0,0001 мм.

6. Коллоиды = <0,0001 мм.

Выделяется также физическая глина ─ частицы размером <0,01 мм и физический песок состоящий из частиц >0,01 мм.

Песчаная фракция (1,0 – 0,05 мм) состоит из обломков горной породы (кварца, полевых шпатов), обладает высокой водопроницаемостью, но низкой влагоёмкостью (3 – 10%) и водоудерживающей способностью, не пластична и не набухает. И всё же, природные мелкозернистые пески с влагоёмкостью 5- 10% способны обеспечить рост и развитие травянистых растений, а с влагоёмкостью 3-5% пригодны для лесных культур.

Крупная пыль (0,05 – 0,01 мм) мало отличается от песка мелкого. Она обладает невысокой влагоёмкостью и низкой водоудерживающей способностью, не пластична, слабо набухает.

Средняя пыль (0,01 – 0,005 мм) отличается повышенным содержанием слюды, которая придаёт средней пыли повышенную пластичность и связность. Эта фракция лучше удерживает воду, но обладает слабой водопроницаемостью, не способна к пептизации и коагуляции, не участвует в структурообразовании и физико-химических процессах. Поэтому почвы, обогащенные средней пылью, легко распыляются, склонны к заплыванию и уплотнению, отличаются слабой водопроницаемостью.

Тонкая пыль (0,005 – 0,001 мм) характеризуется относительно высокой дисперсностью. Тонкая пыль состоит из первичных и вторичных минералов, способна к структурообразованию, обладает поглотительной способностью. Однако при высоком содержании тонкой пыли почва обладает и неблагоприятными свойствами: низкой водопроницаемостью, большим содержанием недоступной влаги, высокой способностью к набуханию и усадке, липкостью и плотным сложением.

Ил (<0,001 мм) состоит из высокодисперсных вторичных минералов. Имеет самое большое значение в создании плодородия и благоприятной экологии почв. Илу принадлежит главная роль в физико-химических процессах, так как он обладает высокой поглотительной способностью, в аккумулятивном горизонте почвы содержит мак-е кол-о гумуса, азота и зольных элементов. Илистая фракция благодаря высокой дисперсности, химической активности и сорбционной способности активно взаимодействует со всеми веществами, в том числе с загрязняющими вещ-и.

Выделяют четыре типа распределения илистой фракции в профиле почв:

1. Равномерное распределение – (обыкновенные чернозёмы, несолонцеватые южные чернозёмы, каштановые почвы).

2. Аккумулятивный тип распределения

3. Иллювиальный тип

Подзолистые почвы.

4. Элювиально-иллювиальный тип распределения – верхние горизонты бедны фракцией, а горизонт «В» обогащен илистой фракцией по сравнению с почвообразующей породой.

При насыщенности натрием коллоидная фракция находится в дисперсном состоянии и формирует неблагоприятные физические свойства.

Песчаные и супесчаные (лёгкие) почвы обладают хорошей водопроницаемостью и благоприятным воздушным режимом, быстро прогреваются. Однако имеют ряд отрицательных свойств: низкую влагоёмкость.

Тяжелосуглинистые и глинистые (тяжёлые) почвы отличаются высокой влагоёмкостью, богаче гумусом, лучше обеспечены питательными веществами. Однако тяжёлые бесструктурные почвы имеют плохую водопроницаемость, легко заплывают и образуют корку, отличаются большой плотностью.

Значение гранулометрического состава почв многоплановое. От него зависит:

1) интенсивность почвообраз-х процессов;

2) водно-воздушные, воздушные, тепловые, окисл-восстусловия почвы как жилища и среды обитания для низших и высших животных, корневой системы растений;

3) поглотительная способность, связность и водопроницаемость почвы, которые определяют её барьерную и трансформационную функции;

4) обеспеченность растений элементами минерального питания (почва как депо элементов питания).

3. Плотность твёрдой фазы, плотность сложения пористость. Плотность твёрдойфазы почвы – это отношение массы твёрдой фазы почвы к массе воды в том же объёме при t⁰ = + 4⁰С. Она колеблется от 2,4 до 2,8 г/см³, зависит от минералогического состава почвообразующей породы и от содержания гумуса. Плотность почвы – масса единицы объёма абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении. Она колеблется в широких пределах: в торфяниках от 0,07 до 0,41 г/см³, у минеральных почв – от 0,9 до 1,8 г/см³.Для большинства растений оптимальной является плотность 1,0-1,2 г/см³. Высокая плотность снижает продуктивность ценоза. Так, урожай овса при плотности почвы 1,5 г/см³ был в 3,7 раза меньше, чем при оптимальной плотности 1,1 г/см³. С плотностью связана пористость почвы – суммарный объём всех пор между частицами её твердой фазы. Выражается пористость в % от общего объёма почвы и колеблется в пределах 25-80%. В гумусовых горизонтах она составляет 50–60%, в торфяных горизонта болотных почв достигает 80-90%.

Определяется пористость по формуле: Р_{общ. =} ( 1 - ) ∙ 100,

Р_общ. –- общая пористость %;d_v – плотность почвы, г/см³;d – плотность твёрдой фазы почвы, г/см³. Различают капиллярную и некапиллярную пористость. Самые благоприятные условия для растений, животных и микроорганизмов создаются при соотношении капиллярной и некапиллярной пористости, равном 1 : 1. По пористость подразделяют на такие виды: -общую, пористость агрегатов, межагрегатную, капиллярную; -поры, заполненные водой и поры, заполненные воздухом.

4. Поглатит..спос.почв, виды поглат.спос. Способность почвы поглощать и удерживать ионы, молекулы и вообще твёрдые, жидкие и газообразные вещ-а называется поглотительной способностью. почвы поглощают не всю соль, а только основания (катионы). Обменное поглощение катионов почвой по К.К.Гедройцу обеспечивает почвенный поглощающий комплекс (ППК) – совокупность органических, минеральных и органно-минеральных коллоидов почвы, способных к поглощению и обмену ионов. Поглощение ионов обусловлено наличием заряда, который возникает вследствие таких причин:- механического разрушения решетки кристаллов и разрыва связи между ионами; - ориентация полярных молекул вблизи поверхности раздела твёрдых и жидких фаз.и др. Наиболее активен процесс поглощения анионов в условиях кислой реакции, когда оксиды и гидрооксиды железа и алюминия, органические вещества белковой природы имеют положительный заряд, способный к ионообменному поглощению анионов. При рН выше 6 ионообменная сорбция резко снижается. Снижая концентрацию катионов и анионов в почвенном растворе, процессы сорбции обеспечивают способность почв сопротивляться загрязнению, играют большую роль в снижении уровня загрязнения окружающей среды. К.К.Гедройц выделил пять видов поглотительной способности: механическую, физическую, химическую, физико-химическую и биологическую. Механическая поглотительная способность свойственна почве как пористому телу, способному задерживать мелкие твёрдые частицы, взвешенные в воде. Зависит от гран.состава, от агрегатного состава, от плотности сложения..Физическая поглотительная способность почвы – это положительная и отрицательная адсорбция целых молекул различных веществ.Этот вид зависит от кол-ва коллоидов и содержан.гумуса,а т.ж. от кач-ва гумуса и минералогич.состава. Химическая поглотительная способность обусловлена образованием нерастворимых и трудно растворимых солей. Соли ортофосфорной кислоты с двухвалентными Са²⁺ и Мg²⁺ однозамещенные – растворимы в воде, двух замещенные – слабо растворимы и трёх замещенные – нерастворимы. В почвах нейтральных и щелочных, насыщенных обменным кальцием и содержащих свободные карбонаты кальция (СаСО₃), происходит химическое закрепление фосфатов:

Са(Н₂РО₄)₂ + 2Са(НСО₃)₂ → Са₃(РО₄)₂ + 4Н₂СО₄.

На почвах слабой и средней кислотности трех замещенные фосфаты могут превращаться в растворимые одно замещённые соединения: Са₃(РО₄)₂ → Са(НСО₃)₂ → Са(Н₂РО₄)₂. Физико-химическая или обменная поглотительная способность – это способность мелкодисперсных коллоидных частиц почвы, несущих отрицательный заряд, поглощать различные катионы. Биологическая поглотительная способность – способность микроорганизмов и растений поглощать из почвенного раствора различные вещества. Она связана с наличием в почве корней растений и микроорганизмов. Поглощение элементов из почвы зависит от вида растений. Известны растения-концетраторы металлов-микроэлементов. А.Л.Ковалевский разделил растения по типу поглощения металлов на безбарьерные и барьерные. У безбарьерных растений содержание микроэлементов в биомассе пропорционально их содержанию в почве. Барьерные растения имеют порог концентрации, выше которого растения прекращают поглощать микроэлемент. Как показатель поглотительной способности почвы широко используется понятие ёмкость поглощения, синоним ёмкость катионного обмена (ЕКО) – это суммаи состав поглощенных оснований. Выражаются в мг.экв. на 100 г почвы. Ёмкость поглощения (ЕКО) почвы зависит от:1. Гранулометрического состава.

5. Кислотность и щёлочность почв. Кислотность почв подразделяется на кислотность актуальную, потенциальную и обменную. Актуальная кислотность – это кислотность почв-о рас-а, обусло-я повыш-й концентрацией катиона Н⁺ по сравнению с ионом ОН^-. Она харак-я активностью ионов водорода и сод-м кислот-х компонентов Степень и интенсивность кислотности определяется потенциометрически в почвенном растворе или в водной вытяжке при отношении почва : вода = 1 : 2,5. Количество кислотности находят путем титрования щёлочью почвенных растворов или водных вытяжек. Актуальная кислотность почвенного рас-а обусловлена растворёнными в нём органич-и кисл-и: винной, муравьиной, масляной, уксусной, фульвокислотами и др., и высокой степенью их диссоциации. рН = 4–5. Потенциальная кис-ь связана с твёрдой фазой почвы и проя-я при взаимод-и с солевыми раст-и. Она обусловлена наличием ионов водорода и алюминия в поглощенном состоянии. В составе потенциальной кислотности различают обменнуюкис-ьи гидролитическую. Обменная кислотность – это кислотность, обусловленная обменно-поглощенными ионами водорода и алюминия, которые извлекаются из почвы при обработке её раствором нейтральной соли. Гидролитическая кислотность. Гидролитическая кислотность появляется в самом начале обеднения ППК основаниями, поэтому она имеет большое диагностическое значение при оценке процессов почвообразования и экологического состояния почвы. Показатели гидролитической кислотности используются для расчёта степени насыщенности ППК основаниями:

∙ 100 или ∙ 100,

где: V– Степень насыщенности основаниями, %;

S – сумма оснований (Ca, Mg, K, Na и др.), мг.экв./100 г почвы;

T = S + H , мг.экв./100 г почвы;

H – гидролитическая кислотность, мг.эквэ/100 г почвы.

Чувств-и к повышенной кис-и считаются ячмень, яровая и озимая пшеница, кукуруза, соя, фасоль, горох, кормовые бобы, клевер. Эти культуры предпочитают слабокислую реакцию среды.Слабочувствительные к повышенной кис-и являются рожь, овес, просо, гречиха, тимофеевка, томат, редис, морковь. Они удовлетворительно растут и развиваются в широком интервале рН, от 4,5 до 7,5. Однако, наиболее благоприятна для них реакция при значении рН = 5,5-6,0.Малочувствительны к кислой реакции картофель, лён, люпин и сераделла, но они не выносят щелочной среды.Так как многие культуры не выносят кислой реакции почвенного раствора, появляется необходимость его нейтрализовать. Делается это путем известкования:

Щелочность-это сопосбн. почвы подщелачивать почв .р-ры .Бывает актуальная и потенциальная. Актуальна-обусл .гидролитич. щелочными солями в почвн. ра-ре (CaCo₃,Na₂SO₃).Выраж. величиной рН водной вытяжки. Потенциальная обнаруж. у почв которые в ППК имеют Na. При взаимод. происход. обменная реакция. Выдел. слабо щелочную р-ии среды: 7,2-7,5,щелочную 7,7-8,сильнощелочную >8. Щелочность сказыаается на структуре почвы, пептизирует коллоиды. Она вредна для почвы. Избыток щелочности устраняют методом хим. мелиорации, гипсованием. Изменить кислую р-ию среды на нейтральную можно известкованием