1.Введение.

Понятие о почве как о самостоятельном естественно-историческом теле.

определение почвы он дал в своей знаменитой монографии «Русский чернозем» (1883) и в статье 1890 г., посвященной вопросу о соотношениях между возрастом местности и распределением разных типов почв. Здесь он предложил понятие о почве «как о вполне самостоятельном естественно-историческим теле, которое является продуктом совокупной деятельности: материнской породы (грунта), климата и организмов, помноженная на время».

Самое главное в докучаевском определении почвы, сыгравшем столь выдающуюся роль в развитии новой науки, — это то, что оно,

1), ставит почву в ряд самостоятельных природных тел, качественно отличающихся от всех иных тел природы.

2) согласно докучаевскому определению, почва — это явление историческое, имеющее свой возраст и историю образования.

3) это подчеркнутое в самом определении наличие функциональных связей между почвой и всеми другими природными телами и явлениями.

«Почвы — это поверхностные минерально-органические образования, которые всегда имеют свое собственное происхождение; они всегда и всюду являются результатом совокупной деятельности материнской горной породы, живых и отживших организмов (как растений, так и животных), климата, возраста страны и рельефа местности...».

Функциональную взаимосвязь между почвенным покровом и главнейшими факторами почвообразования В. В. Докучаев выразил формулой

П=f(K, О, Г, Р)Т где П — почва; К — климат; О — организм; Г — горные породы; Р — рельеф; Т — время. Климат, материнские горные породы, живые и отмершие организмы и рельеф рассматриваются В. В. Докучаевым как элементы внешней среды, возраст территории отражает развитие почв во времени.

Докучаевское учение о факторах почвообразования, как основополагающее в учении о генезисе почв, получило свое дальнейшее развитие в трудах его учеников и последователей — К. Д. Глинки, С. А. Захарова, Б. Б. Полынова, А. А. Роде, И.П. Герасимова, В. А. Ковды, В. Р. Волобуева и многих других русских ученых.

Среди иностранных ученых необходимо назвать американского почвоведа Ганса Йенни Он опубликовал работу, посвященную специальному исследованию факторов почвообразования, в которой, исходя из формулы В. В. Докучаева, попытался впервые количественно оценить вклад тех или иных факторов в совокупное их влияние на результирующее почвообразование.

Заслуги Докучаева

1. учения о почве как самостоятельном теле природы,

2. учения о факторах почвообразования,

3. учения о зональности почвенного покрова.

4. Им разработаны и основные методы почвенных исследований — профильно-морфологический, сравнительно-морфологический, заложены основы современной картографии почв.

5. системный подох к изучению

Учение Д. о почвенных Зонах (изогумусовые полосы).

Концепция факторов почвообразования и их закономерной географии на поверхности Земли позволила В. В. Докучаеву выдвинуть положение о том, что почвы распространены на земной поверхности не случайно, а подчиняются общему закону природной широтной зональности, а каждой природной зоне соответствует свой «зональный» тип почвы. Его работа-«К учению о зонах природы» (1899). Д. даже составил карту зон почвенных Северного полушария (1899).

Зональный, тип почвы. –это тип, сформированный на плакорных пространствах, не испытывающих влияния сопредельных ландшафтов, и в условиях увлажнения только за счет атмосферных осадков, т. е. в условиях автономного ландшафта.

Уже в работах Нижегородской экспедиции (1882—1886) участвовали ученики В. В. Докучаева: Н. М. Сибирцев (впоследствии профессор, создатель первого учебника генетического почвоведения), А. Р. Ферхмин (историограф докучаевско-го периода почвоведения), В. II. Амалицкий, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг (впоследствии академик, основатель петрографии), И. К. Кытманов, П. А. Земятченский, П. Ф Бараков, Н. Н. Бурмачевский, А. Н. Краснов (географ, ботаник, почвовед, основатель Батумского ботанического сада).

В Полтавской экспедиции (1888— 1894) к ним присоединились В И. Вернадский (впоследствии академик, основатель биогеохимии и современного учения о биосфере и ноосфере), ботаники Г. Н. Танфильев и Г.Н.Высоцкий (впоследствии профессора, основатели агролесомелиорации).

В особой лесной экспедиции по борьбе с засухой (1892—1897) начали работать

К. Д. Глинка (впоследствии академик, первый русский президент Международного общества почвоведов), П. В Отоцкий (первый редактор журнала «Почвоведение», основанного в 1899 г ),

Г. Н. Адамов. Учениками В. В. Докучаева были профессора С. А. Захаров, Н А. Димо, Г. Ф. Морозов (основатель современного учения о лесе), академики Л.И.Прасолов и Б. Б. Полынов.

В развитии почвоведения в США большую роль сыграли работы Е. В. Гильгарда (1833—1916) и М. Уитни (1860—1927). Первый известен как основатель почвенной школы США (его первая работа по классификации почв, основанная на близких к докучаевским новых идеях, вышла в 1893 г), а второй — как организатор почвенной службы США и автор первой систематики американских почв. Однако в обеих работах было еще очень много от старых агрогеологических позиций.

Интенсивное развитие почвоведения в этот период в Европе связано с именами М. Э. Вольни (1846—1901) и Э. Раманна в Германии, Ю. Шлезинга (1824—1919) во Франции, Г. М. Мургочи (1872—1925) в Румынии, Н. П. Пушкарова (1847—1943) в Болгарии, П. Трейца (1866—1935) и А. Зигмонда (1873—1939) в Венгрии, С. Миклашевского (1874—1949) в Польше, И. Конецкого в Чехословакии, Б. Аарнио и Б. Фростеруса в Финляндии.

Почва — особое тело природы

все природные физические тела Земли на живые (живущие организмы) и косные (горные породы и минералы, магма), то почва среди них занимает особое промежуточное положение, являясь, биокосным телом природы. Особое положение почвы определяется тем, что, во-первых, в ее составе участвуют как минеральные, так и органические вещества и, что особенно важно, большая группа специфических органических и органоминеральных соединений — почвенный гумус. Кроме того, неотъемлемую часть почвы — ее живую фазу — составляют живые организмы: корневые системы растений, почвообитающие животные разного размера вплоть до одноклеточных Protozoa, огромное разнообразие микроорганизмов. Именно поэтому почва является многофазной системой, включая твердую, жидкую, газообразную и живую фазы в отличие от других природных тел. Даже аналитически невозможно отделить почвенные микроорганизмы от почвенного гумуса, что выражается в их суммарном определении общего содержания органического вещества в почве.

Место и роль почвы в природе

Место и роль почвы в биосфере

Располагаясь на границе соприкосновения и взаимодействия планетарных оболочек — литосферы, атмосферы, гидросферы — и развиваясь в результате их взаимодействия, трансформированного через активную (при жизни) и пассивную (после отмирания) деятельность наземных организмов, почва играет специфическую роль в этой сложной системе земных геосфер, формируя особую геосферу — педосферу, или почвенный покров Земли

Одновременно почва является компонентом биосферы — области распространения жизни на Земле, по определению академика В. И. Вернадского.

Глобальные функции почвы-

1) Это обеспечение существования жизни на Земле.

2) обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов (циклов) веществ на земной поверхности

3)Регулирование химического состава атмосферы и гидросферы.

4) регулирование биосферных процессов, в частности плотности жизни на Земле, путем динамичного воспроизводства почвенного плодородия, в чем опять-таки рельефно проявляется диалектика природы, поскольку почва имеет свойства, обеспечивающие жизнь растений, и лимитирующие ее факторы. Распределение живых организмов на суше Земли и их плотность в значительной степени определяются географической неоднородностью почвы и ее плодородием наряду с климатическими факторами

5)Аккумуляция активного органического вещества и связанной с ним химической энергии на земной поверхности.

6)Сохранение биологического разнообразия.

концепция почвы как компонента биосферы, развивалВ. А. Ковда и его школа. Согласно этой концепции почва рассматривается диалектически как элемент почвенного покрова — специфической оболочки Земли, педосферы, как компонент биосферы — области сосредоточения жизни — и как подсистема в природных и антропогенных экосистемах. Такой тройственный подход к почве позволил особенно плодотворно развивать направление исследований, связанных с проблемами биологической продуктивности суши земного шара и создания управляемых экосистем.

Развивая и углубляя идеи В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере, советские почвоведы на основании этой концепции внесли существенный вклад в исследование и теоретическое обобщение новейших проблем биосферы. В частности, накоплен огромный фактический материал по биологическому круговороту, элементов в экосистемах биосферы (Б. Б. Полынов, Н. П. Ре¬мезов, В. А. Ковда, С. В. Зонн, Н. И. Базилевич, Т. И. Евдокимова и многие другие). Вскрыты циклы особенно важных биофилов и их изменения иод влиянием хозяйственной деятельности человека. Биологическая продуктивность планеты опирается на нормальное гармоническое функционирование организмов и почвенного покрова в биосфере и прежде всего на исторически сложившиеся циклы химических элементов и потоки энергии.

С.Н. Кравков (1937, с.17) - "процессы превращения той или иной горной породы в почву подразумевают непременное участие в этой работе элементов биосферы", относя к ним не только живые организмы, но и продукты их разложения и минерализации.

Биосфера - та область планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно подвергается или подвергалась воздействию живых организмов. Верхняя граница биосферы ограничена озоновым слоем атмосферы, задерживающим жесткое ультра-

фиолетовое излечение, нижняя граница - тепловым барьером в литос- фере. В.И.Вернадским разработано представление о биосфере, как глобальной единой системе Земли, где весь основной ход геохимических и энергетических превращений определяется жизнью.

КОМПОНЕНТЫ БИОСФЕРЫ:

1)Первая и важнейшая групп – это живое вещество – совокупность живых организмов.

2)Вторая группа – это биогенное вещество (продукты, созданные живым веществом, например: угли, сапропели, гумус).

3)третья - важнейшая группа включает в себя биокосные образования - продукты, образовавшиеся в результате взаимодействия живых организмов и неживой материи – почвы, илы, осадочные породы, некоторые газы).

Биогеоценоз - понятие, близкое по смыслу к понятию “экосистема”, но относящееся к определенной территории, участку суши, который занят определенной единицей растительного покрова - фитоценозом.

Экосистема- любая совокупность организмов и неорганических компонентов, между которыми происходит обмен веществом, энергией, информацией. В качестве экосистемы можно рассматривать грядку в теплице, луг, лес, космический корабль, биосферу в целом.

Почва как средство производства и предмет труда в сх. ???????

Место и роль почвы в жизни и деятельности человека

В экосфере, т. е. природной среде обитания человека, почве принадлежит существенная роль, поскольку именно благодаря почве обеспечивается главная масса получаемой им пищи.

Почва — это основное средство сельскохозяйственного производства, относящееся к категории невозобновимых природных ресурсов.

Почва по отношению к человеческому обществу имеет двойственную природу: с одной стороны, это физическая среда, Жизненное пространство существования людей, а с другой — это экономическая основа, средство производства.

Все крупные международные декларации и соглашения последнего времени по проблемам природопользования (Всемирная стратегия охраны природы, Всемирная почвенная хартия, Основы мировой почвенной политики) подчеркивают значение почвы как всеобщего достояния человечества, рационально использовать и охранять которое должны все люди Земли для современного и грядущих поколений.

Вопросы землепользования человеком затрагивают большой и сложный комплекс социально-экономических аспектов, в частности вопросы земельной собственности, земельного законодательства, земельного права, экономической оценки земли и др. Неслучайно одним из первых декретов Советской власти, ознаменовавших рождение нового социалистического общества на планете, был Декрет о земле (1917 г.), провозгласивший отмену частной собственности на землю и передачу ее в собственность всего народа.

Связь почвоведения с другими науками

Современное генетическое почвоведение развилось из геологии и до сих пор сохраняет с ней методические и методологические связи. Изучение геологического строения и геологической истории земной поверхности в целом или отдельной местности позволяет правильно понять генезис почв и почвенного покрова, пространственную дифференциацию почв. Петрография, минералогия, кристаллография дают почвоведам методические основы исследования минералогического состава почв и закономерностей его формирования и трансформации. Гидрогеология помогает решать вопросы формирования и функционирования водного режима почв. Для познания генезиса и эволюции почв необходимы данные и методы динамической геологии, в частности таких ее разделов, как тектоника, вулканология, сейсмология. Геоморфология помогает понять и оценить роль рельефа в почвообразовании и географии почв. Составить правильно почвенную карту нельзя без знания геодезии и картографии и без использования их специфических методов. Почвоведение тесно связано с геохимией, в частности с биогеохимией и гидрохимией, в вопросах изучения процессов и закономерностей миграции и трансформации веществ на поверхности Земли. Климатология и метеорология помогают почвоведам оценивать роль климата и атмосферных факторов в почвообразовании, в создании и поддержании почвенных режимов, в частности водного и теплового режимов почв, а также в географическом распространении почв на земной поверхности.

Ряд наук биологического цикла особенно важен в изучении плодородия почвы и вопросов почвенного питания растений. Почвоведение широко использует методы и подходы микробиологии, биохимии, физиологии растений. Тесно связаны почвоведы с ботаниками (генезис и география почв), с зоологами (почвенная зоология). Необходимы почвоведам и знания экологии растений и животных.

Химия-аналитической химии, органической химии, физической химии, коллоидной химии, а изучение физики почв основано на приложении к почве законов общей физики.

Связь почвоведения с математикой. С одной стороны, это широкое использование статистических и вероятностных подходов для оценки почвенной неоднородности разных уровней и оценки почвенного плодородия (бонитировка почв); с другой— математическое описание тех или иных физических и химических процессов в почвах; с третьей — имитационное математическое моделирование почвенных процессов, таких, как передвижение воды или солей в почвах.

Созданная В. В. Докучаевым теория и методология генетического почвоведения явилась плодотворной основой формирования ряда новых наук — ландшафтоведения, биогеохимии, лесоведения, агролесомелиорации, геохимии ландшафтов, геоботаники, биогеоценологии. На базе докучаевской методологии его ученик и последователь академик В. И. Вернадский заложил основы современного учения о биосфере и ноосфере. Существенную роль докучаевские концепции сыграли в развитии современной экологии и учения об окружающей среде. Принятый сейчас во многих науках так называемый «экологический подход» — это не что иное, как классический докучаевский подход.

Основные научные направления в системе почвоведения

	Почвоведение
Фундаментальное или Общее почвоведение		Прикладное или частное почвоведение
Педогоника: -Морфология почв -ХП -ФП -Минералогия почв -БП -Энергетика почв		Сельскохозяйственное почвоведение
Педография - География почв -Картография почв -Систематика почв -Экология почв -Оценка почв -Информатика		Мелиоративное почвоведение
Историческое почво-ие -Генетика почв -Палео почвоведение		Лесное почвоведение
Динамическое почв-ие -Плодородие -Мелиорация -Технология почв -Эрозия -Охрана почв		Санитарное почвоведение
Региональное почвоведение		Инженерное почвоведение
История и методология науки		Экологическое почвоведение

Фундаментальное, или общее, почвоведение, которое иногда называют педологией (от греч. pedon — почва), направлено на изучение всех особенностей почвы как природного тела. Прикладное, или частное, почвоведение состоит в изучении различных аспектов использования почвы человеком. Прикладное почвоведение также дифференцируется в зависимости от области использования почвы в хозяйственной деятельности человека

Динамическое почвоведение, включающее исследования процессов почвообразования и современных почвенных режимов. Изучаются взаимодействие биологического и геологического круговоротов веществ при почвообразовании, водный и тепловой режимы почвы, трансформация минералогического состава горных пород при почвообразовании и минеральные новообразования в почвах, процессы синтеза и разрушения почвенного гумуса, динамика окислительно-восстановительных и иных химических процессов в почвах, динамика состава почвенного воздуха, динамика доступных растениям соединений биофиль-ных элементов и т. д.

Региональное почвоведение, связанное с изучением особенностей почв и почвенного покрова крупных регионов (природных или административных) Земли. В рамках общего природоведения региональные монографии о почвах всегда имеют огромную научную ценность, являясь основой рационального природопользования, которое всегда регионально. Человек использует природные ресурсы именно там, где он живет, и он должен знать детально ресурсы именно своего региона

Инженерное почвоведение смыкается по своим задачам и методам с грунтоведением и инженерной геологией, рассматривая почву как основание для сооружений и коммуникаций или как строительный материал

Санитарное почвоведение - проблемой обезвреживания различных промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов; с проблемой географии болезней растений, животных и человека, включая эндемические болезни и патологии; с проблемой борьбы с патогенными и векторными организмами (переносчики инфекций), значительное число которых является почво-обитающими; с проблемой защиты растений, животных и человека от радиационного заражения и поражения.

Твердая фаза почв состоит из

1)органич. вещ-ва (в болотных почвах >90%),

2) минеральной части, кот.больше (90% по массе, 55-60% по V).

Т.Е. Основную долю вещественного состава рыхлых почвообразующих пород и почв, за исключением торфяных, образуют минеральные частицы.

Минералы по происхождению и размеру делятся на первичные и вторичные.

Первичные- от разрушенных плотных изверженных, метаморфических или осадочных пород, прошедших физическое дробление, измельчение (>0,001 mm). Первичные минералыобраз-с при кристаллизации из магматического расплава.

Вторичные-главным образом глинистых минералов, которые явл-ся продуктом трансформации первичных минералов или новообразованы в ходе выветривания и почвообразования. (<0,001 mm).

Первичные минералы (минералы крупных фракций):

• размер более 0,001 мм, крупная фракция почв.

• удельная поверхность не большая (суммарная пов-ть всех частиц на ед. массы почвы).

• не обладают поглотительной способностью

• не участвуют ионном обмене.

• имеют жесткую неподвижную кристаллическую решетку,

• практически не обладают влагоемкостью, физико-химической поглотительной способностью,

• не набухают.

• первичные минералы составляют 90—98% массы мелкозема песков, 50—80% суглинков и 10—12% глин:

Рис Минералогический состав различных типов почвообразующих пород (I — плотных магматических, II — плот¬ ных осадочных, III — рыхлых суглинистых, IV—рыхлых песчаных), 1 — кварц, 2 — полевые шпаты, 3 — пироксены и амфибо лы, 4 — слюды, 5 — карбонаты, 6 — гли нистые минералы, 7 — прочие минералы (при содержании менее 1% пироксены, амфиболы, слюды, карбонаты, глинистые минералы включаются в эту группу)

• породообразующие минералов и отдельные минеральные виды имеют особо важное значение при выветривании и почвообразовании, составляя основную массу исходного материала для вторичного минералообразования:

Примеры:

• Кварц,

• K-Naполевые шпаты(ортоклаз,альбит K(Na)AlSi808-при выветривании обр-т гидрослюды, глинные минералы, (Al,Si) 0H, силикаты и карбонаты щз. и щ.

• Слюды (мусковит, биотит)KH2Al3(Si04)3-источник К питания растений.

• Апатиты

• Нефелин Na(AlSi04)

  • Силикаты:

• Оливины-островной силикат.

• Ленточныеи цепочечные силикаты-амфиболы, пироксены,при выветривании явл-ся источником Ca(Mg,Na)C03, соедин. Fe,Si.Пироксены-цепочечные (1вытянутая линия тетраэдров). Амфиболы- ленточные, сдвоенная цепочка Si-0 тетраэдров (сюда входит-роговая обманка).

• Особо устойчивые минералы- к выветрив: ряд каркасных и кольцевых силикатов, минералов оксидов железа и титана, кварц, анатаз, гранаты, ильменит, магнетит, монацит, мусковит, рутил, ставролит, сфен, турмалин, шпинель, циркон.

• Роль неустойчивых к выветриванию первичных минералов. Некоторые из минералов этой группы служат источником ряда элементов питания: фосфором богат апатит, калием — биотит и калиевые полевые шпаты, кальцием — наряду с карбонатами средние и основные плагиоклазы.

• Железосодержащих минералов, как пироксены, биотит, хлорит, обеспечивающих при выветривании непрерывное поступление в почву железа в подвижных формах.

Вторичные минералы осадочных пород и почв.

Вторичные минералы практически целиком сосредоточены в тонкодисперсных гранулометрических фракциях размером <0,001 мм и представлены глинистыми минералами, минералами оксидов железа и алюминия, аллофанами, а также минералами-солями.

• 0,001 мм

• вторичны к магматическим породам.

• образовались при выветривании и почвообразовании.

• большая удельная поверхность.

• ионный обмен

• тонко дисперстны,

• аморфная, чаще скрытокристаллическая стр-ра.

• подвижной кристаллической решеткой,

• развитая поглотительная способность,

• способность сорбировать воду и набухать,

• ясно выраженные коллоидные свойства.

Глинистые минералы

Это группа минералов: каолинита, гидрослюды, монтмориллонит, смешонаслойные минералы, хлорит.

Строение минералов: Кристаллические структуры глинистых минералов -закономерные сочетания тетраэдров и октаэдров. Тетраэдр-это четырехугольник, в вершинах кот. 02, а центре –Si, он иногда изоморфно замещен на Al и др. Сочленяясь в пространстве через общие вершины, в которых находится кислород, тетраэдры образуют двумерную гексагональную тетраэдрическую сетку. Поверхность тетраэдрической сетки, на которую выходят основания тетраэдров, называется сияоксановой. При др. рН кислороды могут быть частично протонированы, в этом случае группа Si-OH на поверхности глинистых частиц называется силанольной. Октаэдр — восьмигранник с 6 вершинами. В вершинах октаэдров находятся ОН гр.и (или) ионы кислорода, в центре — различные катионы. Октаэдры сочленяются в пространстве через 2 общие вершины, т. е. через общие ребра. Слоистые Силикаты делятся на диоктаэдрические и триоктаэдрические структуры. В диоктаэдрических структурах заполнены катионами только 2/3 всех октаэдрических пустот, в центре октаэдров-- трехвалентные катионы, напр. А1. В триоктаэдрических слоистых силикатах все октаэдрические позиции заполнены катионами,

в центре октаэдров- двухвалентные катионы—Mg2+ в изоморфной смеси с Fe2+.

Кристаллические решетки многих глинистых минералов несут отрицательный заряд, возникающий за счет гетеровалентного изоморфизма в тетраэдрах и (или) октаэдрах. Заряд компенсируется катионами в межпакетных позициях.

Класс двухслойных силикатов:

Диоктаэдрические минералы (2/3 октаэдрических позиций-Al,1/3 вакантна).

Каолинит(Al4(OH)8[Si4O10] )-2хслойный слоистый силикат,1:1.На 1 сетку тетраэдров- одна сетка октаэдров, кот. сочленяются через общие вершины, где нах-ся 02.

А1 расположен в центре октаэдра, OH группы -вершины октаэдров, а выражение в [..] – хим. состав тетраэдрической сетки.. Каолинит не способен к межпакетной сорбции вещества, воды, тк в нем водородные связи между гидроксильными группами октаэдрической сетки одного пакета и кислородами тетраэдрической сетки соседнего пакета обеспечивают очень прочное взаимодействие. Образуются как продукты выветривания широко распространенных минералов — полевых шпатов, слюд, хлоритов и

др.алюмосиликатов.Обр-ся в кислой среде. Значительно содержится в почвах тропич. и субтропич.зонах.

• Низкая удельная поверхность,

• низкое ЕКО=1.5-20 мг-экв/100г,

• жесткая стр-ра.

• низкая набухаемость и водоудерживающая способность,

• заряд отриц. (ибо ОН гр на пов-ти пакетов),

• но хор. водопроницаемость и небольшая липкость

• нет гетеровалентного изоморфного замещения,

• нет постоянного заряда кр. решетки.

• составе илистой фракции представлен преимущественно наиболее крупными частицами (>1 мк), предколлоидной фракции.

• Высокое содержание минералов группы каолинита в составе тонкодисперсных фракций не оказывает благоприятного влияния на плодородие почв, тк кристаллическая решетка каолинита не

содержит важных для растений элементов питания.

• в каолинитовых почвах- пониженной буферная способность в отношении большинства элементов питания,

Галаузит (Al4(OH)g[Si4O10]4Н20. )-относится к группе каолинита, содержит межслоевую воду.

• слабые Н-связи->

• межпакетной сорбции веществ

• большая ЕКО (40-60 мг-экв/100г).

• удельная пов-ть больше.

Боковые сколы частиц каолинита и галлуазита -носителями звисимого от рН заряда; в кислой реакции они имеют небольшой + заряд за счет присоединения протона к ионам кислорода и образования на поверхности гидроксильных групп. На боковых гранях каолинитовых частиц может происходить поглощение сульфат- и фосфат-ионов по типу лигандного обмена с образованием монодентатных и бидентатных поверхностных комплексов.

Класс трехслойных силикатов:

Гр.Монтмориллонита- Диоктаэдрический, 3хслойный силикат 2:1, 2 тетраэдрические сетки вершинами др к др, между ними слой октаэдров, сочленяются через общие вершины (02).

(Са, Mg, ...)(Al,Fe3+,Mg,)2(OH)2[(Si, Al)4O,0] nH20)-> катионы находятся в межпакетных пространствах и нейтрализуют отрицательный заряд трехслойного пакета, возникающий при гетеровалентном изоморфизме в тетраэдрических и (или) октаэдрических позициях. На втором месте в формуле -катионы, расположенные в октаэдрах, на третьем месте — гидроксильные группы в вершинах октаэдрической сетки.[cостав тетраэд. сетки], Н20-нах-ся в межпакетных промежутках в виде гидратных оболочек межпакетных катионов.

Минералы монтмориллонитовой группы с зарядом в тетраэдриче-ской сетке, кот возникает за счет изоморфного замещения Si4+ на А13+, называются бейделлитами. Монтмориллонитовые минералы с зарядом в октаэдрической сетке, кот возникает за счет изоморфного замещения А13+ на Mg2+ собственно монтмориллонит.

• низкая величина заряда за счет невысокой степени изоморфного замещения ионов в тетраэдрических или октаэдрических позициях-> слабое электростатическое взаимодействию

между отрицательно заряженными трехслойными пакетами и межпакетными катионами.

• лабильная решетка.

• межпакетное расстояние зав-то от влажности.

• высокая набухаемость и водоудерживающая способность.

• высокая ЕКО-100-130 мг(экв) на 100г.

• высокая тонкодисперстность, состоит из частиц коллоидных размеров.

• Значительная часть ЕКО монтмориллонитов обусловлена изоморфными замещениями в решетке и поэтому не зависит от рН, но на боковых гранях монтмориллонитовых частиц присутствуют гидро- ксильные группы, которые могут быть источником зависящих от рН ЕКО и кислотности.

• огромной удельной поверхностью.

• В обменной форме в этих минералах могут присутствовать многие необходимые для растений

макро- и микроэлементы. В составе кристаллической решетки монтмориллонита обычно –Mg.

• высоко зарядные монтмор-ты способны к необменному поглощению (фиксации) ионов К+ и NH4+.

• высокая вязкость и очень плотные образования масс во влажных почвах- слитогенеза (плохие физ. св-ва), трещины в сухих почвах.

• благодаря высокой ЕКО присутствие минералов монтмориллонитовой группы в составе илистых фракций почв повышает буферность почв к воздействию кислых осадков, особенно, если буферные реакции протекают в интервале значений рН 4,2-5,0, т. е. в пределах катионно-обменной буферной зоны.

Минералы группы монтм. свой-нны нейтральным и слабощелочным почвам-черноземного, каштанового типов, солонцам.

Гр.Вермикулита-3хслойный силикат 2:1, (Са, Mg,...)(Mg, Fe)3(OH)2[(Si, Al)4O10]4H2O. Заряд локализован в тетраэдрической сетке и образует ся за счет изоморфного замещения Si на А1. Величина q< чем в слюдах и ллитах, но> чем в монмор-х. Бывают триоктаэдрические (вместо Mg, Fe)3, стоит Al2+)и диоэкаэдрические.

• лабильная решетка.

• межпакетное расстояние меняется.

• отличие от минералов монтмориллонитовой группы вермикулиты не обладают способностью к неограниченному набуханию, и количество воды в межпакетных промежутках ограничено 4мол. на элементарную ячейку.

• способны к межпакетной сорбции материала.

• высок ЕКО-100-140 мг-экв на 100г.

• представлены > крупными частицами.

• поглощает орг в-во слабее монтмор-та.

• Специфическими сорбционными свойствами вермикулита-высокая селективность и способность к необменному поглощению (фиксации) крупных слабо гидратиро- ванных катионов — К+, NH4+, Rb+, Cs+, кот. вытесняют из межпакетных позиций Са2+, Mg2*.

• ЕКО вермикулитов обусловлена изоморфными замещениями в решетке и не зависит от рН. На боковых сколах глинистых кристаллитов находятся гидроксильные группы, которые могут быть источником зависящих от рН ЕКО и кислотности.

• За счет высокой ЕКО вермикулит обеспечивает высокую буферность почв к протону при взаимодействии почв с кислыми осадками, если буферные реакции происходят в пределах катионно-обменной буферной зоны.

• Благодаря способности фиксировать Cs и высокой ЕКО вермикулиты мб использовать для очистки воды и других природных сред от загрязнения 137Cs и многими ТМ.

Вермикулиты чаще всего образуются в результате трансформационных изменений слюд, иллитов или хлоритов.

Гр. гидрослюды-иллитов.-3хслойный силикат, 2:1

В близких к слюдам минералах группы иллитов заряд ниже за счет меньшей степени изоморфного замещения, В иллитах, в отличие от собственно слюд, некоторое количество К в межпакетных промежутках обычно замещено какими-либо гидратированными катионами. Иллиты присутствуют обычно в составе илистой и тонкопылеватой фракций и часто образуют неправильной формы микроагрегаты.

• не выражено набухание

• образование корки при высыхании.

• иллитов межпакетная сорбция весьма ограничена

• ЕКО=20-30

• Специфической особенностью иллитов- высокая селективность обменных позиций на боковых сколах кристаллитов к поглощению К+, NH4+, Rb+ и Cs+, т. е. крупных слабо гидратированных катионов.

• Преобладающая часть обменных позиций иллитов обусловлена изоморфными замещениями в тетраэдрах и не зависит от рН.

• на боковых сколах иллитовых кристаллитов находятся гидроксильные группы, которые могут быть одним из источников зависимого от рН заряда и зависимой от рН кислотности.

• С точки зрения охраны окружающей среды весьма существенна высокая селективность боковых клинообразных обменных позиций иллитов к поглощению Cs

Образование гидрослюд идет в условиях нейтральной, слабощел. среде. Иллиты часто присут-т в подзолистых п.и сероземах.

Иллитные минералы оказывают очень большое влияние на почвенное плодородие и на процессы взаимодействия почв с некоторыми загрязняющими веществами. Иллиты содержат в кристаллических решетках калий— один из важнейших элементов питания растений. Иллиты бывают диоктаэдрические и триоктаэдрические.

Класс 4-х слойных силикатов:

Гр. Хлоритов- 4х слойный минерал, 2:1:1, трехслойные пакеты2:1 чередуются с еще одним добавочным октаэдрическим слоем.. Состав основного октаэдрического слоя (в трехслойном пакете) всегда отличается от состава добавочного октаэдрического слоя. Бывают диоктаэдрические (в основном и добавочном октаэдрических слоях преобладают трехвалентные катионы — Fe3+ и А13) и триоктаэдрические структуры. Отличие- в вершинах октаэдрического слоя, заключенного между двумя тетраэдрическими сетками в трехслойном пакете, находятся кислород. и гидроксильные группы, а в добавочном октаэдрическом слое все вершины октаэдров заняты гидроксильными группами. Отрицательный заряд в трехслойном пакете возникает за счет изоморфного замещения Si на AI или Fe3+ в тетраэдрах. Он компенсируется положительно заряженным добавочным октаэдрическим слоем, в котором часто есть изоморфное замещение двухвалентных катионов (Fe2+, Mg2+) трехвалентными (Al3+, Fe3+). В кристаллических решетках хлоритов часто присутствуют такие элементы, как Cr, Ni, Mn,V, Си и Li

• Хлориты содержат Mg,Fe,Al.

• жесткая решетка, нелабильная

• оч низкая ЕКО,

• Возможность изоморфного замещения как в тетраэдрических сетках, так и в двух разных октаэдрических слоях.

• неспособны к межпакетной сорбции вещества.

• низкая степень дисперсности.

• малая удельная пов-ть.

Слабо влияют на почвы, но при разрушении, трансформации могут давать Mg и микроэлементы.

Присутствие хлоритов в составе твердой фазы почвы повышает буферность почв к воздействию кислотных реагентов,

Группа смешанослойных минералов- состоят из слоев разных отдельных минералов. Наиболее распространены в почвах умеренного,холодного гумидного климата, в арктических поясах.

Е х: гидрослюда-монтмориллонит, хлорит-вермикулит. Свойства варьируют в очень широких пределах — в зависимости от входящих в смешанослойные образования компонентов, их соотношения и законов чередования в пространстве. Смешанослойные иллит-вермикулитовые и иллит-монтмориллонитовые минералы обычно являются продуктами выветривания слюдистых силикатов

Минералогический состав почв разного гранулометрического состава: а - песчаная почва на дюнных песках б — суглинистая почва на лессе; в — гли¬ нистая почва на аллювии; 1 — каолинит, 2 — монтмориллонит, 3 — иллит и пере¬ ходные минералы; 4 — слюды, 5 — поле¬ вые шпаты; 6 — кварц, 7 прочие ми¬ нералы

Минералы гидроксидов Fe,Al:

Из них наибольшее значение имеют гетит из минералов группы железа, и гиббсит из минералов группы алюминия. Они встречаются в иллювиальных горизонтах подзолистых почв, желтоземах и красноземах; в значительных количествах гетит и гиббсит присутствуют в ферраллитных и железистых почвах, где они образуются из аморфных гидратов оксидов железа и алюминия при их кристаллизации. Обр-т пленки из тонкодисперсных минералов гидроксидов железа на поверхности почвенных агрегатов.

Минералы оксидов:

Аморфные водные окислы марганца, железа, алюминия.

Лимонит Fe203-H20 nH20, гематит Fe203, магнетит.

Лимонит —— преобладающая группа минералов водных окислов железа, широко распространенных в корах выветривания и почвах. Водные окислы железа придаютпочвам бурые, темно-бурые, коричневые, оранжевые и красные тона. Они образуют почвенные конкреции, плиты, панцири (с примесью- минералов марганца) и рудные скопления железа.

Минералы окислов железа — важный фактор структурообразования почв, прошедших грунтовое увлажнение. Очень важную роль играют эти минералы в желтоземах, красноземах, латеритных почвах. Они способствуют также необменному поглощению анионов фосфорной кислоты и органических кислот.

Пиролюзит-Mn02.

Корунд—А1203— безводный кристаллический глинозем, встречается в бокситах, подвергшихся воздействию факторов метаморфизма (давление, высокие температуры). Корунд образуется, по-видимому, при дегидратации диаспора.

Аморфный окислы кремния- Опал — Si02*nH2O, Халцедон — Si02.

Минералы-соли:

Встречаются главным образом в почвах аридных и семиаридных зон. Значительная часть минералов-солей при высокой влажности почвы растворяется, насыщая почвенный раствор, а при высыхании они опять выпадают в осадок, формируя твердую фазу почв.

Наиболее широко распространенными минералами-солями в почвах являются карбонаты: кальцит, люблинит, арагонит — СаСО₃; доломит — СаСО₃•MgCO₃; сода — Na₂CO₃•10Н₂О; трона— NaHCO₃•Na₂CO₃•2H₂O. Среди сульфатов - гипс — CaS0₄•2H₂0, полугидрат — CaSO₄•0,5H₂O, ангидрит — CaS0₄, мирабиллит—Na₂SO₄•10H₂O, тенардит — Na₂SO₄. Среди хлоридов преобладает галит — NaCl, хотя встречаются и СаС1₂ и MgCl₂. Большое количество солей характерно для соленосных почвообразующих пород (приморские отложения, древние морские осадки) и засоленных почв. В постоянно переувлажненных болотных и маршевых почвах могут присутствовать сульфиды железа и других тяжелых металлов, которые после дренирования и окисления переходят в сульфаты и карбонаты.

Аллофаны. Они образуют самостоятельную группу вторичных минералов Формирование обусловлено взаимодействием кремнекислоты и гидроксидов алюминия, высвободившихся при разрушении первичных и вторичных минералов, а также из золы растительных остатков. Присутствие в почве аллофанов повышает емкость ее поглощения, но увеличивает гидрофильность, липкость, набухаемость почв.

. Наличие гетеровалентного изоморфизма при замещении ионов Si в тетраэдрической сетке на А1, что приводит к возникновению высокого положительного заряда. Слюды – самые высокозарядные трехслойным силикаты.

Бывают диоктаэдрические и триоктаэдрические структуры. Мусковиты(KAl2(OH)2[AlSi3O]0])- диоктаэдрические слюды-с Аl в октаэдрических пустотах. Триоктаэдрические слюды-биотит (самый железистый),и самый магнезиальный— флогопитом (K(Mg,Fe2+)3(OH)2[AlSi3O10]). В слюдах заряд, возникший за счет гетеровалентного изоморфизма в тетраэдрической сетке, компенсируется катионом, который располагается в межпакетных позициях. Чаще всего таким катионом является

калий. В формулах слюд на первом месте- межпакетный К, на втором месте — октаэдриче-

ские катионы- А1 в диоктаэдрических структурах и Mg в изоморфной смеси с Fe2+ в триоктаэдрических слюдах. Далее гидроксильные группах в тех вершинах октаэдров, через которые не осуществляется сочленение с тетраэдрической сеткой.

• средняя ЕКО-20-30мг-экв на 100г.

• жесткая решетка

• Слюды находятся в составе пылеватых фракций и представлены отдельными кристаллами, расслаивающимися.

• слюды неспособны к межпакетной сорбции вещества,

пониженными величинами водоудерживающей способности и набухаемости.