Тема 10

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ

Вопросы:

1.Общее содержание различных элементов в почве.

Макро- и микроэлементы.

2.Питательные вещества. Органогены и зольные элементы.

Валовые и доступные формы.

3.Почвенный раствор.

4.Радиоактивность почв.

Общее содержание различных элементов в почве

В составе почв обнаружены почти все известные химические элементы в виде различных соединений.

Почвы формируются из почвообразующих пород, имеют близкий к ним средний химический состав. Однако есть и заметные отличия. В почвах значительно больше C и N, что связано с накоплением органического вещества, а также О и Н, входящих в состав воды. Среднее содержание Al, Fe, Ca, Mg, K и Na в почвах несколько меньше, чем в рыхлых породах, что связано с миграцией этих элементов в процессе почвообразования, Si - выше из-за относительного накопления.

По профилю почв содержание отдельных элементов может резко изменяться.

Цифры, показывающие среднее содержание отдельных элементов в литосфере и почвах по предложению академика А.Е. Ферсмана стали называть кларками (в честь американского геохимика Ф.У. Кларка, впервые вычислившего в 1889 г. средний химический состав земной коры).

По среднему содержанию в почвах все химические элементы делятся на 2 группы:

1)макроэлементы (содержатся в почве в больших количествах (макро- количествах, т.е. >0.01%): кислород (55%), кремний (20%), алюминий (7%), углерод (5%), H (5%), Fe (2%), Ca (2%), Na (1%), K (1%), Mg (0.6%), N (0.1%), P (0.08%), Mn (0.05%), S (0.05%).

2)микроэлементы (содержание которых не превышает 0.01%): Cu (0.002%), Zn (3 10^-5%), I (3 10^-3%), Ni (3 10^-3%), Co (3 10^-4%), B (0.001%), Mo (0.0003%)

Питательные вещества

Величина урожая зависит прежде всего от питания растений.

Все питательные элементы делятся на органогены и зольные элементы. Органогены – это химические элементы, составляющие основную массу растения. Это углерод (кларк в растениях - 42.1%), кислород (37.9%), водород (5.5%) и азот (4.3%). При сжигании они улетучиваются, тогда как зольные элементы P, K, Ca, Mg, Fe и др. остаются при сжигании в золе растений. В настоящее время в золе растений обнаружено 85 различных химических элементов. Все эти элементы находятся в почве, однако, форма нахождения того или иного элемента может быть различной. Большинство элементов встречается как в составе почвенных минералов, так и органической части, в ППК в виде обменных катионов и анионов, в почвенном растворе.

Общее содержание элемента (или, как говорят, валовый состав) не всегда характеризует обеспеченность растений тем или иным элементом. Обеспеченность будет определяться так называемыми доступными (иногда их называют подвижными) формами, которые растение может усвоить. Количество доступных элементов питания определяется свойствами почв: реакцией среды, наличием других химических соединений и элементов, а также биологическими особенностями самого растения.

Большую часть элементов питания растения усваивают из почвенного раствора.

Почвенный раствор

Вступая во взаимодействие с твердой фазой почвы, вода извлекает из нее растворимые вещества и превращается в жидкую фазу почвы (или, по-другому, почвенный раствор).

Почвенный раствор – среда, в которой совершаются важные химические процессы, и из которой усваиваются питательные вещества. Почвенный раствор представляет собой подвижную, динамичную и наиболее активную часть почвы. Он находится в постоянном взаимодействии с твердой и газовой фазами почвы, а также корнями растений. Его сравнивают с кровью организмов.

В почвенном растворе содержатся минеральные, органические и органо-минеральные вещества, которые представлены в виде ионных, молекулярных и коллоидных форм. Кроме того, в почвенном растворе присутствуют растворенные газы: кислород, углекислый газ и др.

В зависимости от типа почв и других условий в почвенном растворе могут присутствовать анионы HCO₃^-, CO₃^-2, NO₃^-_, NO₂^-, Cl^-, HPO₄^-2, и катионы:H⁺, Ca⁺², Mg⁺², NH₄⁺, K⁺, Na⁺. В кислых почвах могут быть Al⁺³, Fe⁺³, а в заболоченных –Fe⁺².

В почвенном растворе могут присутствовать специфические и неспецифические органические вещества почвы и их соединения.

Общее количество солей в почвенном растворе колеблется от сотых долей процента (в дерново-подзолистых почвах) до нескольких процентов в засоленных почвах. Избыток их в почвах (более 0.2%) оказывает вредное действие на растения.

Если осмотическое давление почвенного раствора равно осмотическому давлению клеточного сока растений или выше его, то прекращается поступление воды в растение, и оно гибнет.

Реакция почвенного раствора характеризует активную (актуальную) кислотность и щелочность почвы и оказывает большое влияние на химические и биологические процессы в почве и на развитие растений.

Состав почвенного раствора не остается постоянным. Его концентрация, например, увеличивается при внесении удобрений, снижении влажности почвы, усилении минерализации органического вещества. Концентрация почвенного раствора уменьшается при усвоении питательных веществ растениями, вымывании растворимых соединений в нижние горизонты, переходе их в нерастворимые соединения.

Для получения высоких урожаев следует правильно регулировать состав почвенного раствора.