- •Почвоведение (физика и химияпочв) факторы и условия почвообразования.
- •Факторы почвообразования
- •Состав и свойства почвы выветривание горных пород и минералов. Почвообразующие породы выветривание
- •Минеральная часть твердой фазы почвы.
- •Классификация почвообразующих пород
- •Минералогический состав минеральной части почвы.
- •Первичные минералы.
- •Вторичные минералы
- •Почвообразующие породы
- •Морфология почв.
- •Строение почвенного профиля.
- •Структура почв.
- •Гранулометрический состав почв.
- •Окраска почвы.
- •Новообразования и включения.
- •Газовая фаза почвы. Состав почвенного воздуха и воздушные свойства почв.
- •Газообмен между почвой и атмосферой.
- •Формы почвенного воздуха.
- •Водные свойства почвы. Формы почвенной влаги.
- •Основные водные свойства почв.
- •Поглотительная способность почв.
- •Виды поглотительной способности.
- •Строение и свойства почвенных коллоидов.
- •Адсорбционные свойства почвенных коллоидов.
- •Поглощение катионов почвой.
- •Поглощение анионов почвой.
- •В кислых почвах поглощение фосфатов происходит в результате взаимодействия с ионами железа, алюминия и марганца. При этом химическое осаждение фосфатов происходит по следующим схемам:
- •Где: a – количество содержащихся в почве обменных анионов,
- •Почвенный раствор.
- •Состав почвенного раствора.
- •Общие свойства почвенного раствора.
- •Катионообменная способность почв. Селективность катионного обмена.
- •Кинетика катионного обмена.
- •Окислительно-восстановительные реакции и процессы в почвах. Окислительно-восстановительный потенциал в почвах.
- •Потенциалопределяющие системы в почвах.
- •Типы окислительных режимов почв.
- •Органическое вещество почвы. Состав и свойства органического вещества.
- •Элементный состав гумусовых кислот.
- •Структурные фрагменты гумусовых кислот.
- •Функциональные группы гумусовых кислот.
- •Молекулярные массы гумусовых кислот.
- •Строение гумусовых кислот.
- •Связь гумусовых кислот с минеральными компонентами.
- •Гетерополярные и комплексно-гетерополярные соли.
- •Адсорбционные комплексы.
- •Химия элементов и соединений в почвах. Основные химические элементы в почвах.
- •Микроэлементы в почвах.
- •Тяжелые металлы в почвах.
- •Основные термины и определения.
Газовая фаза почвы. Состав почвенного воздуха и воздушные свойства почв.
Почвенный воздух – это смесь газов и летучих органических соединений, заполняющий поры почвы, свободные от воды. Главным источником почвенного воздуха является атмосферный воздух и газы, образующиеся в самой почве. Попадая в почву, атмосферный воздух претерпевает значительные изменения. Поэтому состав почвенного воздуха отличается от атмосферного (табл.5.1.1).
Таблица 5.1.1. Состав атмосферного и почвенного воздуха, %.
Воздух |
О2 |
N |
СО2 |
Прочие газы |
Атмосферный Почвенный (верхние 15-30 см) |
20,95 11-21 |
78,08 78-86 |
0,03 0,3-8,0 |
1 –
|
Состав атмосферного воздуха достаточно постоянен, и содержание его основных компонентов практически не меняется. Почвенный воздух отличается значительной динамичностью. Изменение состава почвенного воздуха происходит вследствие процессов жизнедеятельности организмов, дыхания корней растений и почвенной фауны, в результате окисления органического вещества. Трансформация атмосферного воздуха в почве тем интенсивнее, чем выше ее энергетический потенциал и биологическая активность, а также зависит от сложности удаления газов из почвенного профиля. Зависимость интенсивности поглощения кислорода почвой из атмосферы выражается следующей формулой (В.Д.Федоров, Т.Г.Гильманов):
SO2 = F (CO2, TS, W, RS, FS, MS, NS…),
где: СO2 – концентрация кислорода в почвенном воздухе; TS – температура почвы, W - влажность почвы; RS - количество корней в почве; FS - дыхание почвенных животных; MS - активность почвенных микроорганизмов; NS - содержание органического вещества.
В зависимости от количественного содержания, в почвах различают макрогазы и микрогазы. К макрогазам относятся азот, кислород, диоксид углерода, к микрогазам – СО, N2О, NО2, предельные и непредельные углеводороды, водород, сероводород, аммиакэфиры, пары органических и неорганических кислот и другие.
Из всех газов почвенного воздуха наиболее динамичны кислород и углекислый газ. Это объясняется непрерывным поступлением кислорода, необходимого для дыхания почвенной фауны и флоры и образованием углекислоты как следствие процессов окисления органического вещества почвы и активной жизнедеятельности почвенных организмов. В почвенном воздухе содержание СО2 может доходить до 4-6%, содержание О2 не превышать 15%, содержание азота мало отличается от атмосферного, при этом в почве обнаруживается характерный продукт денитрификации – закись азота (NО3).
Состав почвенного воздуха различен для различных почвенных горизонтов, различных типов почв и изменяется по сезонам года в связи с колебаниями влажности почвы, разложением животных и растительных остатков, внесением органических удобрений.
Процесс поглощения воздуха почвой зависит от ее морфологических особенностей, содержания органических веществ, минералов монтмориллонитовой группы, а также соединений, обладающих большой поглотительной способностью в отношении газов, от давления и температуры воздуха.
Воздушно-физические свойства почв характеризуются рядом показателей, главными из которых являются воздухопроницаемость и воздухоемкость.
Воздухоемкость – это максимально возможное количество воздуха, которое может содержаться в воздушно-сухой почве. Выражается в объемных процентах. Величина воздухоемкости приближается к пористости сухих почв, исключая объема, занятого гигроскопической водой и поглощенным воздухом. Она имеет наибольшие показатели в сухих структурных рыхлых почвах, а также в почвах легкого гранулометрического состава.
Существует капиллярная и некапиллярная воздухоемкость. Капиллярная воздухоемкость – это способность почвы в сухом состоянии поглощать и удерживать воздух в капиллярных порах малого диаметра. Чем выше капиллярная воздухоемкость, тем меньше подвижность воздуха и сложнее газообмен между почвой и атмосферой. Некапиллярная воздухоемкость - это способность почвы при капиллярном насыщении водой содержать определенный объем свободного воздуха. Некапиллярная водухоемкость прямо пропорциональна некапиллярной скважности почвы.
Соотношение капиллярной и некапиллярной воздухоемкости является важным показателем воздушно-физических свойств почвы. Структурные почвы всегда имеют определенную величину некапиллярной скважности, которая свободна от воды и заполнена воздухом даже при большой влажности почвы. Это обеспечивает определенную степень проветриванности почвы.
Воздухопроницаемость – это способность почвы пропускать в единицу времени через единицу объема определенное количество воздуха. Водопроницаемость является необходимым условием для осуществления газообмена между почвой и атмосферой. Передвижение воздуха в почве происходит по порам, соединенным друг с другом и не заполненных водой. Чем крупнее поры аэрации, тем лучше выражена воздухопроницаемость почв как в сухом, так и во влажном состоянии. Водопроницаемость структурных рыхлых почв значительно выше, чем плотных бесструктурных глинистых почв, она максимальна в сухих почвах и быстро снижается при увлажнении.