Середній хімічний склад літосфери і ґрунту, % маси

Класифікація ґрунтів і порід за гранулометричним

складом (за І.С.Каурічевим, 1982)

Назва ґрунту, за гранулометричним складом	Вміст фізичної глини (<0,01мм),%	Вміст фізичного піску (>0,01мм),%
ґрунти	ґрунти
Підзолистого типу ґрунтоутворення	Степового типу ґрунтоутворення, а також червоноземи і жовтоземи	Солонці, сильно солонцюваті ґрунти	Підзолистого типу ґрунтоутворення,	Степового типу ґрунтоутворення, а також червоноземи і жовтоземи	Солонці, сильно солонцюваті ґрунти
Піщаний: пухкопіщаний зв'язанопіщаний Супіщаний Суглинковий: легкосуглинковий середньосуглинковий важкосуглинковий Глинистий: легкоглинистий середньоглинистий важкоглинистий	0-5 5-10 10-20   20-30 30-40 40-50   50-65 65-80 >80	0-5 5-10 10-20   20-30 30-45 45-60   60-75 75-85 >85	0-5 5-10 10-20   15-20 20-30 30-40   40-50 50-65 >65	100-95 95-90 90-80   80-70 70-60 60-50   50-35 30-20 <20	100-95 95-90 90-80   80-70 70-55 55-40   40-25 25-15 <15	100-95 95-90 90-80   85-80 80-70 70-60   60-50 50-35 <35

3. Хімічний склад ґрунту

а) особливості хімічного складу ґрунту

На думку багатьох учених, хімічний склад ґрунту успадкований від літосфери, тобто верхньої оболонки Землі, про що свідчать дщані, які наведені у таблиці 2.

Як видно з табл. 2.як у біосфері, так і в ґрунті за відносним вмістом окремих хімічних елементів на першому місті стоть кисень (відповіно 47,2 і 49,0%), на другому – кремній (відповідно 27,6 і 33,0%), потім – алюміній, залізо і т. д. Проте, порівняно з літосферою, в ґрунті в 20 разів більше вуглецю (2,0 проти 0,1%) і в 10 разів більше азоту (0,1 проти 0,01%). Нагромадження цих елементів у ґрунті пов'язане із життєдіяльністю організмів, в яких міститься 18% вуглецю, 0,3% азоту на живу речовину.

У ґрунті більше, ніж у літосфері, кисню, водню, але менше заліза, кальцію, магнію, натрію, калію та інших елементів, що є наслідком процесів вивітрювання і ґрунтоутворення

Таблиця 2.

Елементи	Літосфера	Ґрунт	Елементи	Літосфера	Ґрунт
О Si АІ Fe Са Na К Mg Ті Н	47,2 27,6 8,8 5,1 3,6 2,6 2,6 2,1 0,6 0,1	49,3 33,0 7,13 3,80 1,37 0,65 1,36 0,60 0,46 ?	С S Мn Р N CL Zn Co В Mo	0,10 0,09 0,09 0,08 0,01 0,045 0,005 0,003 0,0033 0,0003	2,00 0,085 0,085 0,08 0,10 0,01 0,005 0,0008 0,0001 0,0003

Хімічний склад крихких порід обумовлюється як хімічним складом продуктів вивітрювання первинних гірських порід, так і тими змінами, яких зазнали продукти вивітрювання у процесі їх відкладання

Елементарний хімічний склад мінеральної частини ґрунту, а також вміст у ґрунті гумусу, азоту, вуглекислого кальцію і хімічно зв'язаної води характеризують валовий хімічний склад ґрунту. Валовий хімічний склад характеризує як напрям ґрунтотворного процесу, так і вміст тих чи інших елементів у ґрунті. Наприклад, щодо типу ґрунтотворного процесу можна судити за характером розподілу окремих окисів у профілі: нагромадження SiO₂ у верхніх горизонтах, а А1₂О₃ і Fe₂O₃ у середній частині профілю свідчить про руйнування алюмосилікатів і винесення рухомих форм продуктів руйнування, що відбувається у випадку опідзолення, осолонцювання або осолодіння ґрунтів. Нагромадження окремих елементів у верхній частині профілю вказує на їх біологічну акумуляцію або піднімання разом з ґрунтовими водами.

б) вміст поживних елементів у ґрунтах і доступність їх рослинам

Основними хімічними елементами, які необхідні для життя рослин у ґрунті є N, Р, К, Са, Mg, S, Fe, С та iн. Частина з них у ґрунті є у достатній кількості (1-2 % маси ґрунту) і їх називають макроелементами, інші елементи трапляються у незначній або дуже малій кількості, тому їх називають відповідно мікроелементами й ультрамікроелемептами.

Вміст окремих хімічних елементів у різних ґрунтах залежить від умов ґрунтоутворення і властивостей ґрунтів. Так, чорноземи містять 0,4-0,5% азоту, 0,2-0,3 % фосфору, тоді як у дерново-підзолистих ґрунтах кількість азоту не перевищує 0,2, а фосфору 0,15%.

Ступінь забезпеченості рослин поживними речовинами залежить не тільки від вмісту їх у ґрунті, але й від форми, в якій вони перебувають. З формою поживних елементів пов'язана й доступність їх рослинам. Враховуючи це, розглянемо детальніше найосновніші хімічні елементи ґрунту з урахуванням потреби в них сільськогосподарських культур.

Одним із найпотрібніших рослинам мікроелементів є азот. Загальна кількість його у ґрунтах України коливається від 0,1% у дерново-підзолистих ґрунтах до 0,5-0,6% у чорноземах. У болотних ґрунтах вміст азоту може сягати 5-6 %.

Основна маса азотних речовин перебуває у формі складних органічних сполук білкової природи і входить до складу гумусу, а лише незначна частина трапляється у вигляді мінеральних сполук, які рослини можуть безпосередньо використовувати з ґрунту.

Білкові форми азоту до надходження в рослину зазнають ряд перетворень. Зокрема, під впливом каталітичних ферментів, що виділяються мікроорганізмами, білки гідролізуються до амінокислот, які завдяки амоніфікуючим бактеріям перетворюються в аміак. Частина аміаку засвоюється рослинами, інша поглинається ґрунтом, третя взаємодіє з мінеральними кислотами ґрунту з утворенням амонійних солей, і, нарешті, деяка частина аміаку піддається нітрифікації – біохімічному процесові окислення аміаку до азотистої кислоти. Азотиста кислота утворює солі – нітрити, які частково засвоюються рослинами або вимиваються водою. Значна частина азотистої кислоти піддається дальшому окисленню з утворенням азотної кислоти, яка, взаємодіючи з основами ґрунту, утворює нітрати. Якраз вони і використовуються рослинами або ж вимиваються водою.

Потрапляючи у рослини, мінеральні форми азоту знову перетворюються у складні білкові сполуки, які або вилучаються з урожаєм, або після відмирання рослин знову проходять цикл змін до простих мінеральних сполук.

Основними природними джерелами поповнення запасів азоту у ґрунті є азотофіксуюча діяльність мікроорганізмів, а також часткове надходження його з атмосферними опадами.

Найбільша кількість азоту нагромаджується у ґрунті в результаті життєдіяльності бульбочкових бактерій на бобових рослинах. За даними досліджень, щороку з 1 га конюшини можна нагромадити 150-160 кг азоту, люпину – 160-170, люцерни – 250-300, сої – 100, вики і гороху – 70-80 кг азоту. З атмосферними опадами азот надходить у вигляді аміаку і частково нітратів, які утворюються під час грозових розрядів. При цьому на кожний гектар щороку потрапляє від 2 до 12 кг азоту.

Природні запаси азоту у ґрунті та атмосфері не забезпечують повністю потреб більшості сільськогосподарських культур, тому у виробничих умовах їх поновлюють внесенням органічних і мінеральних добрив.

Фосфор міститься як в органічній, так і в мінеральній частині ґрунту. Наприклад, його загальний вміст в орному шарі ґрунтів України коливається у межах від 2,5 (сірий лісовий ґрунт) до 4,4 (чорнозем) т/га.

Органічні сполуки фосфору представлені фітином, нуклеїновими кислотами, нуклеопротеїдами, фосфатидами, фосфатами цукру, а мінеральні – солями кальцію, магнію, заліза й алюмінію. Фосфор у ґрунті входить до складу апатиту, фосфориту і вівіаніту, а також міститься в увібраному стані у вигляді фосфат-іону.

У мінеральних сполуках ґрунтів фосфор представлений переважно малорухомими формами. Розчинність фосфатів кальцію, магнію, алюмінію і заліза тим менша, чим вища їх основність.

Кислі ґрунти містять хімічно активні форми заліза й алюмінію, і фосфор тут найчастіше міститься у вигляді фосфатів заліза та алюмінію або зв'язаний з півтораоксидами у вигляді адсорбованих сполук, здатних до часткової заміни їх фосфат-іонів.

Фосфати заліза й алюмінію у ґрунті найчастіше представлені варисцитом і стогнитом. Ці фосфати належать до складу середніх солей, піддаючись вивітрюванню. Вони поступово трансформуються у більш основні та стійкі форми, наприклад – ауселіт, вавеліт.

У слабокислих, нейтральних і слаболужних ґрунтах переважають фосфати кальцію. Найстійкішою та менш розчинною формою фосфатів кальцію є гідроксил апатит. У порядку зростання розчинності йдуть трикальційфосфат, октан кальцій-фосфат, понетит, брутит.

У ґрунтах, які збагачені кальцієм, розчинні фосфати кальцію стають більш основними і менш розчинними, перетворюючись у кінцевому результаті в гідроксил апатит.

Майже всі ґрунти світу, у тому числі України, гірше забезпечені фосфором, ніж азотом і калієм. Зокрема, рухомими формами фосфору найгірше забезпечені ґрунти Полісся, Передкарпаття і Карпат (див. рис. 1).

Доведено, що ясно-сірі, сірі та темно-сірі опідзолені ґрунти рухомими формами фосфору забезпечені середньо, а чорноземи -середньо і добре. У більшості ґрунтів орних земель вміст рухомого фосфору на 50-70 мл/кг ґрунту нижчий від оптимального рівня (100-150 мг/кг ґрунту).

Вміст калію у ґрунтах визначається їх генетичним типом окультуреністю, мінералогічним і гранулометричним складом. Наприклад, у більшості ґрунтів України валового калію є набагато більше, ніж азоту і фосфору. Одночасно доведено, що найменше калію г в дерново- підзолистих грунтах, особливо піщаного і супіщаного гранулометричного складу, в яких калій вимивається з верхніх горизонтів у нижні. В суглинкових ґрунтах він виноситься рослинами, та його вимивається більше, ніж нагромаджується.

У сірих лісових ґрунтах помітного перерозподілу калію у горизонтах не спостерігається. У ясно-сірих пилувато-супіщаних ґрунтах в орному шарі валового калію є дещо менше, ніж у глибших горизонтах.

Темно-сірі опідзолені оглеєні ґрунти за вмістом калію мало відрізняються від ясно-сірих і сірих пилувато-супіщаних та легко-суглинкових ґрунтів.

У чорноземах опідзолених вміст валового калію переважно такий же, як в неоглеєних темно-сірих опідзолених ґрунтах.

Дані про валовий вміст калію у ґрунтах України свідчить про те, що потенційні запаси його досить значні і їх вистачило б для вирощування високих врожаїв сільськогосподарських культур на тривалий час. Однак треба врахувати й те, що майже всі рослини потребують його більше, ніж, наприклад, азоту і фосфору.

Велику роль у ґрунті відіграють кальцій, маґній і натрій. Вони трапляються у декількох формах: у складі силікатів та алюмосилікатів, у формі увібраних катіонів, у складі ґрунтового розчину у вигляді різних розчинних солей або у твердій фазі ґрунту у формі окремих солей.

Валовий вміст цих елементів коливається від 1,5.до 3,4 %, різко зростаючи у карбонатних або солевмісних горизонтах.

Ґрунт є джерелом мікроелементів для рослин, а через них – і людей. Роль мікроелементів у фізіологічних і біохімічних процесах надзвичайно велика. Вони входять до складу вітамінів, ферментів, гормонів. Нестача або надмірний вміст мікроелементів у кормах і продуктах харчування спричинює порушення обміну речовин та сприяє виникненню захворювань у рослин, тварин і людей.

У ґрунті багато мікроелементів, основними з яких для рослин й інших живих організмів є марганець, мідь, бор, цинк, молібден, нікель, фтор, йод.

У результаті досліджень встановлено, що, наприклад, нестача марганцю у ґрунті з нейтральною або лужною реакцією спричинює хлороз у рослин, знижує їх стійкість проти захворювань, вилягання. Нестача бору призводить до опадання зав'язей, розвитку бактеріозу в льону, загнивання серцевини у буряках. Нестача міді у торфах і болотних ґрунтах затримує ріст рослин, призводить до вилягання зернових, а інколи на таких ґрунтах взагалі годі зібрати урожай.

Мікроелементи у ґрунті перебувають у різних формах: в мінеральній – входять до складу первинних і вторинних мінералів, в органічній – до складу гумусу.

Вміст мікроелементів у ґрунті залежить від вмісту їх у ґрунтотворній породі та від особливостей ґрунтотворних процесів.

Дата добавления: 2014-01-11