1.3 Химический состав почв
Как уже было отмечено выше, почва состоит из трех фаз – твердой, жидкой, газообразной.
Твердая фаза содержит минеральные, органические и органоминеральные составные части.
Неорганические соединения представлены преимущественно солями (карбонатами, сульфатами, хлоридами, нитратами, фосфатами) кальция, натрия, калия, магния и алюминия. Кроме того, к ним относятся также гидроксиды железа и марганца (отчасти кремния и алюминия) и вторичные силикаты. К этой же группе относятся химические элементы, не образующие самостоятельных соединений, а находящиеся в почве в своеобразном поглощенном состоянии. Неорганические соединения почвы обладают различной растворимостью. К легкорастворимым соединениям относятся хлориды натрия, магния и кальция, бикарбонаты натрия, кальция и магния, карбонаты натрия, сульфаты натрия и магния; нитраты, нитриты и некоторые другие. К среднерастворимым соединениям относятся карбонаты кальция и магния, сульфаты кальция и частично гидроксиды железа. Некоторые химические соединения в почве не растворяются ни в воде, ни в слабых кислотах, но хорошо растворяются в щелочах. Это, например, аморфный оксид кремния и некоторые другие образования.
Органическая часть почвы – хранилище всех питательных веществ. Самую большую долю здесь занимают гумусовые вещества (80-85 % от всех органических веществ):
Почвенный гумус – основа почвы, ее плодородия, адсорбционной способности и биологической деятельности. Влияние гумусовых веществ на плодородие почв чрезвычайно многообразно. Присутствие в почве достаточного количества гумусовых веществ способствует формированию прочной структуры и обеспечивает, таким образом, благоприятный водно-воздушный режим.
Гумусовые вещества по растворимости и способности экстрагироваться делятся на большие группы: фульвокислоты, гуминовые кислоты и гумин. Гумусовые вещества состоят из углерода (25-60%), кислорода (30-50%), азота (1-5%) и водорода 92-5%).
Фульвокислоты – фракция органических веществ, растворимая как в кислых, так и в щелочных растворах. Содержание углерода в этих соединениях более низкое, чем у представителей других групп гумусовых веществ. Они обладают относительно более выраженными кислотными свойствами и склонностью к образованию комплексных соединений. (Рисунок 1).
Гуминовые кислоты – группа темноокрашенных гумусовых соединений, которые хорошо растворяются в щелочных растворах, но не растворяются в воде и минеральных кислотах. Гуминовые кислоты имеют в среднем более высокие молекулярные массы, повышенное содержание углерода (до 62 %), менее выраженный кислотный характер. (Рисунок 1).
Гумин – негидролизуемая часть гумуса. Совокупность соединений гуминовых и фульвокислот, прочно связанных с минеральной частью почв.
Гуминовые кислоты и гумины растворимы только в щелочном растворе и осаждаются при подкислении. Имеют молекулярную массу от 30000 до 50000, несущую отрицательный заряд и обладающую функцией кислот, которая обусловлена наличием карбоксильной и фенольной групп. Гуминовые кислоты и гумины способны образовывать комплексы с ионами металлов.
Рисунок 1 – Структурные формулы гуминовых кислот и фульвокислот
Газообразная фаза почвы — это почвенный воздух, который заполняет разнообразные пустоты (поры, трещины), имеющиеся в почве и не занятые водой. Обычно она составляет 20–25% от общего объёма почвы. Состав почвенного воздуха непостоянен и зависит от характера протекающих в почве химических, биохимических и биологических процессов. В него входят N2, O2, CO2, в меньших количествах — благородные газы и летучие органические соединения. Основные газы почвенного воздуха — кислород, углекислый газ, которого в почве в несколько раз больше, чем в атмосферном воздухе, азот.
Жидкая фаза почвы – фаза, в которой вещества находятся в растворенном состоянии, образуя почвенный раствор. Почвенный раствор – это жидкая фаза почвы, включающая почвенную воду, растворенные в ней соли, органические и органоминеральные вещества. В почвенный раствор попадают наиболее хорошо растворимые вещества из твердой фазы. В почвенном растворе также присутствуют некоторые растворенные газы: СО2, О2 и др. [1]