Механический и химический состав почвы

Механический состав почвы — это совокупность механических фракций. Фракции образуются из частиц сходного размера. Частицы или механические элементы образуются при выветривании камней и горных пород. Это долгий процесс, в результате, которого образуется рыхлая масса. Как правило, почва представляет собой смесь частиц разного размера, которые группируют по фракциям:

Фракции	Размер, мм
Камни	>3
Гравий	3-1
Песок крупный	1-0,5
Песок средний	0,5-0,25
Песок мелкий	0,25-0,05
Пыль крупная	0,05-0,01
Пыль средняя	0,01-0,005
Пыль мелкая	0,005-0,001
Ил грубый	0,001-0,0005
Ил тонкий	0,0005-0,0001
Коллоиды	<0,0001
Физическая глина	<0,01
Физический песок	>0,01

Нередко совокупность частиц мельче 0,01 мм называют физической глиной, а крупнее 0,01 мм — физическим песком. Соответственно и почвы, в которых преобладают те или иных фракции называют глинистыми или песчаными почвами. Классификация почв по механическому составу:

Краткое название почвы по механическому составу	Содержание физической глины (частиц <0,01 мм), %
	в почвах подзолистого типа почвообразования	в почвах степного типа почвообра-зования	в солонцах и сильносолонцеватых почвах
Песок рыхлый	0-5	0-5	0-5
Песок связный	5-10	5-10	5-10
Супесчаные	10-20	10-20	10-15
Легкосуглинистые	20-30	20-30	15-20
Среднесуглинистые	30-40	30-45	20-30
Тяжелосуглинистые	40-50	45-60	30-40
Легкоглинистые	50-65	60-75	40-50
Среднеглинистые	65-80	75-85	50-65
Тяжелоглинистые	>80	>85	>65

 

Химический состав почвы

Почва является самой верхней частью коры выветривания литосферы и поэтому в основном отражает ее химический состав. Но в то же время почва — это продукт воздействия на литосферу живых организмов, что отражается на ее химическом составе. Наиболее яркое отличие химического состава почвы от материнской почвообразующей породы заключается в содержании важнейших биогенных элементов углерода и азота. Содержание азота в почве возрастает в 20 раз, а азота в 10 раз по сравнению с горной породой. Поскольку основная часть почвенной массы (за исключением гумуса и органических остатков) представлена минеральными частицами, то химический состав почвы, в общем, определяется составом формирующих ее минералов. Так, наиболее высокое содержание кремния мы обнаруживаем в обогащенных кварцем крупных почвенных частицах размером более 0,25 мм. В более мелких фракциях увеличивается участие полевых шпатов и железосодержащих минералов, поэтому в этих фракциях возрастает содержание алюминия, железа и других элементов. Особенности химического состава свойственны не только разным типам почв, но и отдельным почвенным горизонтам. Поэтому сведения об их химическом составе служат важными показателями почвообразовательного процесса и, следовательно, плодородия почвы. Химические элементы присутствуют в почве в составе разнообразных минеральных и органических соединений, а также в ионной форме в почвенном растворе. Важнейшие из этих химических элементов следующие.

Кремний. Валовое содержание SiO₂ колеблется от 40-70% в глинистых почвах до 90-98%в песчаных. Содержание этого элемента определяется, прежде всего присутствием в почве кварца, а также силикатов и алюмосиликатов. Иногда в почве могут присутствовать аморфный кремнезем в виде опала или халцедона, накопление которых в почве связано с биогенными процессами (скопления диатомовых водорослей или силикатных губок).

Алюминий. Валовое содержание в почве А1₂O₃ составляет от 1-2 до 15-20%. Алюминий присутствует в полевых шпатах и глинистых минералах, а также в составе слюд, корунда и др. Может присутствовать и свободный А1203 (глинозем) в аморфной или кристаллической форме.

Железо. Общее содержание в почве Fе₂O₃ колеблется от 1 до 20% и более. Железо может входить в состав минералов (наряду с кремнием и алюминием), а также присутствовать в некристаллической форме (в виде железистых аморфных или растворимых вводе соединений).

Кальций. Содержание СаO в почвах обычно составляет 1-3% и определяется его концентрацией в гумусе, органических остатках, а также в глинистых минералах. Повышенное содержание кальция может быть обусловлено присутствием обломков карбонатных пород и Са-содержащих минералов (гипса, кальцита и др.).

Магний. Валовое содержание МO а почве обычно близко к содержанию СаO. Оно обусловлено в первую очередь его присутствием в глинистых минералах, особенно хлорита, вермикулита, монтмориллонита. Встречаются и крупные обломки доломитов, роговых обманок, оливина. Много магния накапливается в виде сульфатов и хлоридов при засолении почв засушливых областей.

Калий. Содержание К₂0 в почвах составляет 2-3%. Калий присутствует чаще в составе глинистых минералов (особенно в гидрослюдах), а также в составе крупных частиц минералов калиевых полевых шпатов, биотита, мусковита и др. Нередко калий может быть в дефиците, что определяет необходимость внесения калийных удобрений для повышения плодородия почвы.

Натрий. Валовое содержание в почве Nа₂О обычно около 1-3%. Этот элемент присутствует в основном в составе натрийсодержащих минералов полевых шпатов. В засоленных почвах степей и пустынь натрий присутствует в виде хлоридов. Дефицита этого элемента растения обычно не испытывают.

Марганец. Содержание Мg составляет в почве несколько десятых или сотых долей процента. Присутствие марганцевых скоплений обусловлено в основном деятельностью марганцевых бактерий. В небольших количествах этот элемент входит в состав минералов (оливинов, пироксенов и др.).

Сера. Содержание S0₂ в почве обычно не превышает нескольких десятых долей процента. Однако оно может существенно возрастать в случае промышленного загрязнения почв, например в результате выпадения с осадками газообразных выбросов сернистых соединений. Сера присутствует обычно в составе различных органических соединений растительного и животного происхождения. В крупных почвенных частицах сера присутствует в составе сульфидов (пирита), гипса, соединений Fе (II), образующихся в болотных почвах.

Углерод. Содержание этого элемента в почве колеблется от долей процента в бедных органическим веществом песчаных почвах, до 3-5 и даже 10% в богатых гумусом черноземах. А в торфяных почвах его содержание может достигать десятков процентов. В почве углерод содержится главным образом в составе гумуса и органических остатков. Немало этого элемента может находиться и в составе карбонатов. Очень часто почвы, используемые в земледелии, нуждаются во внесении углерода, прежде всего в форме органических удобрений.

Азот. Содержание в почвах азота небольшое обычно не более 0,3-0,4%. Однако этот элемент играет важнейшую роль в плодородии, поскольку жизненно необходим растениям. Растениям азот доступен только в форме нитратов и аммонийного азота. Подобно углероду почти весь азот почвы связан с ее органической частью гумусом и органическими остатками. Однако пополнение доступных растениям запасов азота возможно не только благодаря остаткам растении и животных, но и в результате деятельности микроорганизмов. Так, азотфиксирующие бактерии почвы способны восстанавливать газообразный азот (N₂) в аммонийный  Большинство почв, вовлеченных в земледелие, нуждается в систематическом пополнении запасов азота.

Фосфор. Валовое содержание Р₂0₅ в почве не превышает обычно 0,1-0,2%. Этот элемент принадлежит к числу важнейших биогенных элементов, но в большинстве почв его содержание невысоко. Поэтому возникает необходимость в систематическом внесении фосфора в виде фосфорных удобрений, особенно на почвах легкого механического состава — песчаных и легких супесях. Наряду с названными выше химическими элементами в почве в малых количествах присутствуют и другие элементы (Сu, Со, Ni, Zn, Li, В и другие). Несмотря на их невысокое содержание в почвах, эти элементы очень важны для жизнедеятельности растении и поэтому определяют уровень почвенного плодородия. Химический состав почвы оказывает важнейшее влияние на плодородие почвы. Как дефицит биогенных элементов, так и избыток некоторых токсичных для растений соединений (натрия, марганца, серы) часто имеет решающее значение для их урожайности.

Химический состав почвообразующей породы отражает, в известной мере, её гранулометрический и минералогический состав. Песчаные породы, богатые кварцем, состоят преимущественно из кремнезема. Чем тяжелее гранулометрический состав породы, тем больше в ней вторичных минералов, а следовательно, меньше кремнезема, больше полутораокисей алюминия, железа. Почвы наследуют геохимические черты исходного материала почвообразующих пород. На песчаных породах, богатых кварцем, почвы обогащены кремнеземом, на лессе - кальцием, на засоленных породах – солями и т. д.