НОЗы

•Влияние на плодородие почвы и урожай. Чем быстрее и полнее обменивается почвенный воздух с атмосферным, тем благоприятнее создаются условия для жизни культурных растений, а также для биохимических почвенных процессов.

•Поддержание процессов самоочищения. Чем больше кислорода в почвенном воздухе, тем лучше идут в почве эти процессы.

•Участие в глобальном цикле углерода. Почвенное дыхание обеспечивает непрерывное взаимодействие и обмен газообразными веществами между атмосферой, океаном и континентами.

60.Климат, рельеф, роль материнской породы как факторов почвообразования Климат – ведущий фактор почвообразования, влияющий на процессы превращения минеральных соединений, а также на ветровую и водную эрозию. Определенные сочетания температуры и

увлажнения обусловливают тип растительности, темпы создания и разрушения органического вещества, состав и интенсивность деятельности почвенной микрофлоры и фауны. Климат также определяет скорость почвообразования, увлажнение и химические процессы; в теплых и влажных климатах почвообразование происходит быстрее, тогда как в засушливых почвах органики меньше.

Рельеф выступает перераспределителем потоков тепла, влаги, твердых и растворенных веществ, продуктов выветривания и почвообразования. Он обеспечивает многообразие почвенных свойств, горизонтов и профилей, создавая разнообразный в пространстве почвенный покров в условиях данного климата и материнских пород. Экспозиция склона влияет на инсоляцию, температуру, испарение и, как следствие, растительность. Крутизна склона влияет на эрозию, водный режим и аккумуляцию веществ, при этом на крутых склонах эрозия проявляется сильнее. Форма рельефа влияет на сток воды и аккумуляцию органики, приводя к формированию торфяных почв в понижениях.

Материнская порода, являясь исходным материалом для почвы, служит средой, где происходит биологическая деятельность, и тем материалом, из которого формируется почвенная масса. Она определяет минеральный состав почвы, включая химический состав, содержание питательных элементов, и ее текстуру. От механического состава и строения породы зависят многие физические свойства, в частности водный, воздушный и тепловой режимы, а также глубина залегания грунтовых вод. Материнская порода также влияет на структуру почвы, ее способность образовывать агрегаты, а также на скорость почвообразования; легко выветривающиеся породы превращаются в почву быстрее. Например, песчаные почвы бедны, глинистые плохо аэрированы, а лессовые, как правило, плодородны.

61.Роль биологического фактора в процессах почвообразования (Участие различных типов растительности в почвообразовании. Роль микроорганизмов в почвообразовании. Воздействие животных на разложение и минерализацию органического вещества. Механическое воздействие животных на почвы)

Растения в почвообразовании

Растения – основной источник органики в почве. Они переводят элементы питания в сложные органические соединения (гумус), возвращая их в почву в виде опада и корней. Леса, луговые степи, мхи, хвойные и лиственные породы, водоросли – все по-разному влияют на почвообразование. Леса промачивают почву, степи накапливают органику в верхнем слое. Водоросли обогащают почву азотом, закрепляют почвенные частицы и участвуют в рекультивации.

М/О в почвообразовании

Микроорганизмы играют ключевую роль в разложении органики и круговороте питательных элементов.

• Бактерии: фиксируют азот, участвуют в нитрификации и денитрификации, разлагают органику и минерализуют вещества.

• Грибы: разлагают целлюлозу, участвуют в круговороте элементов, подавляют фитопатогены.

• Микробные циклы: Углерод, азот, фосфор и сера проходят через микробные циклы, обеспечивая питание растений.

Воздействие животных на разложение и минерализацию органического вещества

Животные участвуют в разложении органики:

• Измельчение: измельчают органические остатки, увеличивая доступность для микроорганизмов.

• Биохимическое превращение: частично расщепляют органику, обогащая ее питательными элементами. Экскременты служат субстратом для микроорганизмов, способствуя гумификации.

• Повышение плодородия: Обогащают почву питательными элементами и биологически активными веществами.

Механическое воздействие животных на почвы

Животные механически воздействуют на почву, изменяя ее структуру:

• Роющая деятельность: выносят материал из глубоких горизонтов на поверхность, перемешивая почву, увеличивая водопроницаемость и аэрацию. Может также приводить к эрозии.

• Вытаптывание: Умеренный выпас улучшает гидрологический режим, но чрезмерный выпас может привести к уплотнению и засолению.

• Агрегирование: Черви создают водопрочную структуру почвы, пропуская ее через кишечник.

62. Гранулометрический состав почв (Классификация механических элементов почв, табл. Классификация почв по гранулометрическому составу и определение в полевых условиях – табл. Значение гранулометрического состава почв)

Гранулометрический состав — содержание в почве элементарных почвенных частиц разного размера независимо от их минералогического и химического состава по отношению к массе абсолютно сухой почвы, выраженное в долях или процентах.

Гранулометрический состав [1] — содержание в почве механических элементов, объединенных по фракции.

Классификация почв по гранулометрическому составу и определение в полевых условиях – табл:

Классификация механических элементов почв, табл.:

63. Минералогический состав почв. (Минералогический состав почвообразующих пород. Общий химический состав почв и его динамика по профилю почвы)

Минералогический состав почвы определяет вещественный состав твердой фазы, включающей минеральную и органическую части. В гумусовых горизонтах преобладает минеральная часть, в глубоких - её доля максимальна.

Почва наследует химический и минералогический состав материнской породы. Основные элементы: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, калий, натрий, магний и др. Химические элементы формируют минералы, а те - горные породы.

Минералы делятся на первичные (магматические) и вторичные (экзогенные). Первичные образуются из магмы (кварц, полевые шпаты, слюды), преобладают в крупных фракциях и являются резервом зольных элементов. Вторичные формируются из первичных или растворов (соли, оксиды, глинистые) и влияют на засоление, поглощение, водно-физические свойства.

Первичные минералы - основа магматических пород, преобладают в почвах (кроме ферраллитных). Частицы крупнее 0,001 мм. Распространены кварц, полевые шпаты, амфиболы и слюды. Кварц наиболее устойчив, полевые шпаты - второй по распространенности. Первичные влияют на свойства почв, являются источником элементов и участвуют в образовании вторичных минералов.

Водопроницаемость — это способность почвы впитывать и пропускать воду. Выделяют два этапа: впитывание (характеризуется коэффициентом впитывания) и фильтрация (характеризуется коэффициентом фильтрации). В ненасыщенных почвах используют коэффициент водопроводимости (влагопроводности), который зависит от влажности почвы.

Водоподъемная способность почв

Водоподъемная способность – это свойство почвы вызывать восходящее передвижение воды за счет капиллярных сил. Высота подъема воды зависит от гранулометрического и структурного состава почвы, её порозности. В тяжелых и неструктурных почвах высота подъема больше, а скорость - меньше.

Поведение и состояние воды в почве. Водный режим почвы

Поведение воды в почве подчиняется сложным закономерностям и описывается разными подходами: водобалансовым, гидродинамическим и термодинамическим.

Водный режим — это совокупность явлений поступления, передвижения, удержания и расхода почвенной влаги. Элементы водного режима: впитывание, фильтрация, капиллярный подъем, стоки, испарение, десукция, замерзание, оттаивание, конденсация. Типы водных режимов: мерзлотный, промывной, периодически промывной, непромывной, выпотной, ирригационный.

Сосущая сила почвы

Сосущая сила почвы — это способность почвы поглощать воду при ее соприкосновении. Она характеризуется всасывающим давлением, которое численно равно давлению почвенной воды, но выражается положительной величиной.

Доступность почвенной воды для растений

По доступности для растений вода делится на: недоступную (прочносвязанная), весьма труднодоступную (рыхлосвязанная), труднодоступную (между влажностью завядания и разрыва капилляров), среднедоступную (между влажностью разрыва капилляров и наименьшей влагоемкостью), и легкодоступную (переходящую в избыточную) (от наименьшей до полной влагоемкости). "Мертвый запас воды" (недоступная) соответствует максимальной адсорбционной влагоемкости.

65. Почвенный раствор. (Методы выделения почвенных растворов. Химический состав почвенных растворов и динамика концентрации почвенного раствора. Роль почвенных растворов)

Почвенный раствор – это жидкая фаза почвы, содержащая растворенные в ней минеральные, органические и органоминеральные вещества. Минеральные соединения представлены в основном истинными растворами солей, а органические вещества - преимущественно в коллоидном состоянии и частично в форме молекулярных растворов. Состав почвенного раствора определяет его осмотическое давление.

Осмотическое давление и реакция почвенного раствора

Осмотическое давление почвенного раствора колеблется от 1–3 до 10–20 атм и зависит от концентрации растворенных веществ. Для нормального поглощения растениями воды и питательных веществ необходимо, чтобы осмотическое давление почвенного раствора было ниже, чем в клеточном соке корней. Реакция почвенного раствора зависит от концентрации ионов водорода (Н+) и гидроксила (ОН-) и характеризуется величиной pH. Нейтральная реакция pH=7, кислая - pH<7, щелочная - pH>7. Реакция почвенного раствора влияет на развитие растений и микроорганизмов.

Буферность почвенного раствора

Буферность - способность почвы или ее раствора противостоять изменению реакции. Буферность почвенного раствора невелика по сравнению с буферностью почвы, что указывает на большую роль твердой фазы. Буферность обусловлена наличием буферных систем, например, H2CO3 + Ca(HCO3)2. Буферные системы обеспечивают стабильность pH при поступлении в раствор кислот или щелочей.

Методы выделения почвенных растворов

Существует несколько групп методов выделения почвенных растворов:

•Водные вытяжки: добавление избыточного количества воды к почве.

•Выделение раствора в неизменном виде: преодоление сил взаимодействия твердой и жидкой фаз.

•Лизиметрические методы: улавливание стекающих по почвенному профилю растворов с помощью лизиметров.

•Непосредственное исследование: измерение ионного состава непосредственно в почве с помощью потенциометров и иономеров.

Химический состав почвенных растворов

Органические вещества в почвенном растворе представлены водорастворимыми гумусовыми кислотами, а также веществами разложения растительных остатков (сахара, органические кислоты, спирты, аминокислоты и др.). Количество органических веществ зависит от соотношения процессов минерализации и синтеза. Растворимость веществ увеличивается с повышением температуры. Состав почвенных растворов тесно связан с температурой, влажностью, деятельностью микроорганизмов и растений, что обуславливает его динамику.

Динамика концентрации почвенного раствора

Для большинства почв характерно постепенное увеличение концентрации почвенных растворов от весны к лету, особенно в верхних горизонтах. Это связано с испарением влаги и усилением разложения органики. В тундровых почвах наибольшее возрастание концентрации наблюдается в конце зимы из-за криогенного подтягивания растворов. Состав верхних горизонтов наиболее динамичен из-за высокой биологической активности и колебаний температуры и влажности.

Роль почвенных растворов

Трансформационная роль: Почвенные растворы участвуют во всех процессах химического и биологического превращения веществ, обеспечивают выветривание минералов. Транспортная роль: Растворы перемещают продукты растворения, выщелачивания, обмена и гидролиза, формируют состав гравитационного стока. Информационная роль: Состав почвенных растворов отражает процессы, протекающие в почве в конкретных биогеоценозах. Жизнеобеспечивающая роль: Почвенный раствор обеспечивает растения и микроорганизмы водой и питательными веществами, выполняет защитнорегуляторную функцию.

66.Кислотность и щелочность почв. (Кислотно-основная характеристика почвы. Кислотность почв. Щелочность почв. Буферность почвы. Окислительно восстановительные процессы в почвах)

Кислотно-основная характеристика почвы

Реакция почвы определяется соотношением ионов H+ и OH– в почвенном растворе и характеризуется pH. Нейтральная реакция - pH=7, кислая - pH<7, щелочная - pH>7. Значение pH колеблется от 3,5 до 8-9 и выше. Наиболее кислые почвы - болотные, наиболее щелочные - солончаки. Для большинства растений оптимальна слабокислая или слабощелочная реакция.

Кислотность почв

Кислотность почв определяется способностью подкислять воду и растворы солей, обусловленной содержанием ионов водорода. Выделяют актуальную кислотность (концентрация ионов H+ в почвенном растворе, выражается pH) и потенциальную кислотность (количество обменных ионов H+ и Al3+ в почвенном

поглощающем комплексе - ППК). Источники обменного H+: органические кислоты и угольная кислота. Обменный Al3+ вытесняется из кристаллической решетки глинистых минералов. Катионы H+ и Al3+ подкисляют почвенный раствор. Кислотность угнетает развитие растений, усиливает разрушение минералов. Для устранения кислотности проводят известкование.

Щелочность почв

Щелочность почв обусловлена наличием в водной вытяжке карбонатных ионов (CO32-) и гидрокарбонатных ионов (HCO3-). Выделяют актуальную щелочность (присутствие гидролитически щелочных солей в почвенном растворе) и потенциальную щелочность (наличие поглощенного натрия). Щелочные соли увеличивают концентрацию ионов OH- в почвенном растворе, делая его щелочным. Щелочность угнетает развитие растений, усиливает пептизацию почвенных коллоидов и ухудшает физические свойства почвы. Для устранения щелочности проводят гипсование.

Буферность почвы

Буферность почвы — это способность противостоять изменению pH почвенного раствора. Буферность обусловлена солями сильных оснований и слабых кислот (к кислым удобрениям) и наоборот (к щелочным удобрениям). На буферность также влияет твердая фаза почвы (коллоидные частицы, гумус и поглощенные основания). Наиболее буферны почвы тяжелого механического состава. Буферность почвы играет важную роль в росте и развитии растений. Повысить буферность можно внесением органических удобрений.

Окислительно-восстановительные процессы в почвах

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) протекают в жидкой фазе почвы. Перенос электронов требует контакта между восстановителями и окислителями, что наиболее вероятно в растворах. Вода может выступать как окислителем, так и восстановителем. Важнейшие ОВР: окисление серы, нитрификация, денитрификация. ОВР часто сочетаются с реакциями осаждения-растворения. К элементам, наиболее подверженным изменениям степени окисления, относятся N, S, Fe, Mn, H. Роль ОВР в химическом поведении элементов возрастает с увеличением номера группы элемента в периодической системе.

67.Поглотительная способность почв. (Виды поглотительной способности почв. Почвенный поглощающий комплекс (ППК) - рис. Почвенные коллоиды. Строение и заряд почвенных коллоидов. Сорбционные процессы в почвах. Физическое состояние почвенных коллоидов. Экологическое значение поглотительной способности)

Поглотительная способность почв - это свойство компонентов почвы обменно или необменно поглощать вещества из окружающей среды. Выделяют следующие виды: механическая, физическая (молекулярная), химическая (хемосорбция), биологическая и физико-химическая (обменная).

Механическое и физическое поглощение Механическая поглотительная способность заключается в задержке твердых частиц, превышающих

размеры почвенных пор, аналогично действию сита или губки. Используется для очистки воды. Физическая (молекулярная) поглотительная способность — это адсорбция и удержание веществ на поверхности частиц за счет поверхностной энергии, не сопровождающаяся химической реакцией. Различают положительную (поглощение аммиака) и отрицательную (вымывание нитратов) молекулярную сорбцию.

Химическое поглощение и биологическое поглощение

Химическая (хемосорбция) поглотительная способность заключается в удержании и закреплении ионов с образованием труднорастворимых соединений и комплексов, которые выпадают в осадок. Включает осадочную, комплексо-образовательную и адгезионную сорбцию. Биологическая поглотительная способность связана с поглощением веществ живыми организмами (растения, микроорганизмы).

Физико-химическая (обменная) поглотительная способность и ППК

Физико-химическая (обменная) поглотительная способность - способность почвы обменивать катионы твердой фазы на эквивалентное количество катионов из раствора. Материальным носителем этого свойства является почвенный поглощающий комплекс (ППК), включающий минеральные, органические и органоминеральные компоненты.

Почвенные коллоиды: строение и свойства

Почвенные коллоиды — это частицы размером 0,2–0,001 мкм (ил), образующиеся при выветривании и почвообразовании. Они обладают высокой дисперсностью, не оседают в воде, проходят через обычные фильтры. Различают минеральные, органические и органоминеральные коллоиды. По отношению к воде - гидрофильные (вязкие, набухающие) и гидрофобные. Коллоидная мицелла состоит из ядра, слоя потенциалопределяющих ионов, неподвижного слоя противоионов и диффузного слоя. Зета-потенциал определяет электрический заряд коллоидной частицы.

Заряд почвенных коллоидов и их физическое состояние

Коллоиды бывают ацидоидами (анионы в потенциалопределяющем слое, поглощение катионов), базоидами (катионы, поглощение анионов) и амфолитоидами (меняют заряд в зависимости от pH). Коагуляция - соединение коллоидных частиц с последующим осаждением. Пептизация - переход коллоидов в раствор. В основном коагуляция необратима.

Сорбционные процессы в почвах

Сорбция - основной механизм физико-химической поглотительной способности. Неспецифическая (обменная) сорбция катионов - обмен катионов диффузного слоя коллоидов на эквивалентное количество катионов из раствора. Обменные катионы: Ca2+, Mg2+, NH4+, Na+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, H+, Al3+. Закономерности обмена: эквивалентность, энергия поглощения возрастает с валентностью и атомной массой иона, обратная зависимость от радиуса гидратированного иона.

Емкость катионного обмена (ЕКО) - общее количество поглощенных (обменных) катионов, которые могут быть вытеснены из почвы, измеряется в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы. ЕКО зависит от содержания коллоидов, строения их поверхности, природы ППК, pH среды. С ростом pH увеличивается ионизация и ЕКО.

Физическое состояние почвенных коллоидов – золь (суспензия) или гель – определяет свойства почвы. В золе коллоидные частицы подвижны, в геле – связаны в сетку, формируя структуру. Переход золь-гель обратим и влияет на поглотительную способность, водопроницаемость и доступность питательных веществ.

Экологическое значение поглотительной способности

Поглотительная способность регулирует питательный режим, способствует накоплению элементов питания, влияет на реакцию почвы и ее водно-физические свойства. Состав обменных катионов влияет на плодородие почвы. Например, почвы, насыщенные кальцием, имеют нейтральную реакцию и хорошие свойства. Почвы с избытком натрия - щелочную реакцию и неблагоприятные свой водно физические свойства.

68. Органическая часть почвы

Формы органического вещества почвы.

Органическая часть почвы представлена разнообразными формами, которые можно разделить на три основные группы. Первая группа – это слабо разложившиеся остатки, преимущественно растительного происхождения. Они формируют лесную подстилку, торфянистые горизонты и степной войлок, представляя собой грубый гумус, или мор. Вторая группа – это остатки в стадии глубокого преобразования, образующие рыхлую массу перегноя, или модер. Третья группа – собственно гумус, в котором неразличимы растительные ткани, представленный аморфными веществами, распределенными в почвенной массе в виде сгустков или цементирующих минеральные частицы, образуя мулёвую форму. Между этими группами существуют переходные формы.

Состав органического вещества почвы.

Органическое вещество почвы состоит из двух основных групп: первоначальных органических остатков, поступающих в почву, и вторичных, специфических гумусовых веществ, возникающих в результате их преобразования. Первая группа включает белки, углеводы, органические кислоты, жиры, смолы и воски, составляющие 15-19% от общего количества органического вещества. Углеводы, среди которых целлюлоза и гемицеллюлозы, преобладают в растительных остатках. Вторая группа, гумусовые вещества, составляет 85-90% органической части почвы и формируется в результате разложения органических остатков до более простых соединений, и последующей конденсации этих соединений.

Компоненты гумуса.

Гумусовые вещества представлены фульвокислотами, гуминовыми кислотами и гуминами, которые различаются по растворимости и химическим свойствам. Фульвокислоты, растворимые в воде, имеют буровато-желтый цвет и способны образовывать комплексные соединения с металлами. Гуминовые кислоты, нерастворимые в воде, но растворимые в щелочах, имеют бурую окраску и более высокое содержание углерода и азота. Гумины нерастворимы ни в каких растворителях и представляют собой наиболее устойчивую фракцию гумуса.

Географические закономерности распределения гумуса.

Содержание гумуса в почвах зависит от географических условий и климата. Наблюдается закономерное увеличение гумуса от северных таежных подзолистых почв к южным черноземам, с последующим уменьшением к каштановым почвам и почвам пустынь. Параллельно с этим меняется соотношение гуминовых и фульвокислот: в гумусе черноземов преобладают гуминовые кислоты, а в подзолистых почвах - фульвокислоты. Качественный состав гумуса также меняется, выделяются гуматный, фульватно-гуматный, гуматно-фульватный и фульватный типы гумуса, определяемые соотношением гуминовых и фульвокислот.

Значение гумусовых веществ.

Гумус играет ключевую роль в почвенных процессах. Он является источником питательных элементов, включая азот, и определяет поглотительную способность почвы. Гумус участвует в формировании структуры почвы и влияет на ее физические свойства. Фульвокислоты способствуют переводу химических элементов в подвижное состояние, а гуминовые кислоты в малых количествах оказывают влияние на рост растений, выступая в роли активаторов.

69.Классификация типов почв.

Основной единицей генетической классификации является - тип – это почвы, образованные в одинаковых условиях и обладающие сходным строением и сходствами. К одному типу относятся:

1)Со сходными процессами превращения и миграции веществ

2)Со сходным характером водно-теплового режима

3)С однотипным строением почвенного профиля

4)Со сходным уровнем природного плодородия

5)С экологически сходным типом растительности Основные типы почв:

•Подзолистые

•Черноземы

•Красноземы

•Солонцы

•Солончаки Каждый тип почв последовательно подразделяется на подтипы, род, вид, разновидность, разряд.

Подтипы почв – это группы почв, различающиеся между собой по проявлению основного и сопутствующего процессов почвообразования и являющиеся переходными ступенями между типами. Род – особенности почвообразования, связанные со свойствами материнской породы, а также

свойствами обусловленными химизмом грунтовых вод или со свойствами и признаками, приобретенным в прошлых фазах почвообразования.

Вид – по степени выраженности основного почвообразовательного процесса, свойственного определенному почвенному типу.

Разновидность почв – почвы одного вида, но обладающие различным механическим составом.

Разряд – почвы одного вида и механического состава, но развитые на породах разного происхождения и состава.

Основные типы почв

Наибольшую площадь на земле занимают красноземы (19,5%), почвы саванн (13%), подзолистые и дерново-подзолистые (12%).

Тропический пояс: Ферравитные (красно-желтые) и красно-бурые почвы с интенсивным биокруговоротом, высокой зольностью опада и глубоким промыванием, что приводит к низкому содержанию гумуса и ферролитизации (накопление Fe2O3).

Субтропический пояс: Желтоземы и красноземы с промывным режимом, кислой pH и малоразвитым гумусовым горизонтом. В ксерофитных областях формируются коричневые почвы с непромывным режимом, карбонатами и отсутствием легкорастворимых солей. Также встречаются черные

субтропические почвы, схожие с черноземами, но с оглинением, и примитивные сероземы в полупустынях и пустынях со слабо дифференцированным профилем, малым содержанием гумуса и щелочной pH.

Умеренный пояс: В суббориальных лесах – бурые лесные почвы с глубоким промачиванием, четким гумусовым горизонтом и горизонтом оподзоливания. В степях – черноземы и каштановые почвы с мощным гумусовым горизонтом, щелочной pH и карбонатно-иллювиальным горизонтом. В зоне смешанных и хвойных лесов – подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные и мерзлотно-таежные почвы.

Полярный пояс: Арктические дерновые и тундровые глеевые почвы с практически отсутствующим гумусовым горизонтом и вечной мерзлотой.