Современные представления о почве

(Скурлатов, 2004, Абросимов, 1994, Тарасевич, 2002, Кирьянов, Левчин – Почва 4 т)

Почва — связующее звено между атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами и играет важную роль в процессах обмена веществами и энергией между компонентами биосферы. Почва — это средоточие жизни, среда обитания многих живых организмов. "Дыхание" почвы существенно изменяет состав приземного слоя атмосферы. Почвенная влага, формируясь из атмосферных осадков, в дальнейшем определяет химический состав грунтовых, речных, озерных и в значительной мере морских вод.

Почва это геологическое тело, отличающиеся от всех похожих на нее глинистых и песчаных образований тем, что обладает плодородием.

Плодородие почвы -ее способность удовлетворять потребность растений в питательных веществах, воздухе, биотической и физико-химической среде, включая тепловой режим и на этой основе обеспечивать урожай с/х культур и биогенную продуктивность диких форм растений.

Различают искусственное и естественное плодородие.

Порода, из которой образовалась почва называется материнской. Исходные минералы и структуры породы разрушаются, создаются новые минералы и другая структура, обеспечивающие накопление разложившейся органики.

Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной компонент и содержит живые макро- и микроорганизмы (растительные и животные).

Твердая компонента преобладает в почве и представлена минеральной и органической частями.

Минеральный состав почвы. Горная порода под действием химических и физических факторов природной среды постепенно разрушается. Образующиеся части различны по размеру – от валунов и камней до крупных песчинок и мельчайших частичек глины. Механические и химические свойства почвы в основном зависят от мелкого грунта, который принято подразделять в зависимости от размера на: песок – 60 … 2000 мкм; алеврит (пыль) – 2 … 60 мкм, глина – менее 2 мкм. Структура почвы определяется относительным содержанием в ней песка, алеврита, глины.

Большая часть минеральных компонентов представлена в почве кристаллическими структурами. Песок и алеврит состоят в основном из очень инертного материала – кварца – SiО2, называемого еще кремнеземом. Глинистые минералы в большинстве встречаются в виде мельчайших плоских кристаллов, часто шестигранной формы, состоящих из слоев гидроокиси алюминия или глинезема (Аl2О3) и слоев силикатов (соединений силикат-ионов 4- с катионами, например аллюминия (3+) или железа (2+, и 3+). Удельная поверхность кристаллов очень велика и составляет 5 … 800 м2 на 1 г глины, что способствует удержанию воды и питательных веществ в почве.

Минеральный состав почвы определяется составом почвообразующих пород, возрастом почвы, особенностями рельефа, климата. Подавляющее большинство химических элементов в почве находится в окисленном состоянии -. SiО2, Al2O3, Na2O, MgO, CaO.на основных породах почва больше богата Al, Fe, щелочноземельными и щелочными металлами. На породах кислого состава – Si, в засоленных почвах преобладают хлориды, сульфаты кальция, магния, натрия.

Органическая часть почвы формируется из соединений, содержащихся в больших количествах в растительных и животных останках. Это белки, углеводы, органические кислоты, жиры, лигнин, дубильные вещества и т д. При разложении органических веществ, содержащийся в них азот переходит в формы, доступные растениям. Мертвый органический материал используется в пищу совместно детритофагами и редуцентами, завершающими процесс разложения.

Не полностью разложившиеся остатки органики называют подстилкой, а конечный продукт разложения в котором невозможно различить первоначальный материал – гумусом.

Гумус - сложное органическое вещество, образовавшееся в результате физико-химического разложения растительных и животных остяков и продуктов жизнедеятельности организмов, причем утратившие тканевую структуру. Гумус состоит из гуминовых кислот, фульвокислот, гумина, ульмина, содержит углерод, водород, азот, фосфор, калий, серу… По химическому составу – это сложная смесь органических молекул. Гумус имеет цвет от темно-бурого, до черного.

По агрегатному состоянию гумус похож на глину и находится в коллоидном состоянии. Отдельные частички гумуса прочно прилипают к глине, образуя глино-гумусовый комплекс. Благодаря специфический физическим и химическим свойствам, гумус улучшает структуру почвы, ее аэрацию и способность удерживать воду и питательные вещества. Гумус играет ключевую роль в плодородии благодаря питательным веществам, которые он содержит.

Гумификация – процесс превращения органических остатков в ходе биохимических реакций при затрудненном доступе кислорода в темноокрашенные высокомолекулярные вещества, в основном в гуминовые и близкие к ним кислоты. В процессе гумификации происходит не только не только разложение, но и синтез органических веществ.

Для формирования гумуса необходим дренаж почвы, так как при переувлажнении разложение идет очень медленно из-за нехватки кислорода, препятствующее росту аэробных редуцентов. В таких условиях растительные и животные остатки сохраняют свою структуру, и спрессовываясь, образуют торф.

Одновременно, с гумификацией многие жизненно важные элементы переходят в из органических соединений в неорганические, например, азот в ионы аммония (NН+4), фосфор – в ортофосфат-ионы (Н2РО4-), сера – в сульфат – ионы (SО4 -), то есть идет процесс минерализации. Углерод высвобождается в процессе дыхания и и в виде СО2 поступает в атмосферу. (Кирьянов, Левчин – Почва 4 т)

Содержание воды в почве. Вода необходима всем почвенным организмам, поглощается корнями растений и принимает участие в процессах разрушения материнской породы, подстилающей почву. Благодаря воде происходит миграция и дифференциация химических эдементов в почве. Жидкая компонента почв (вода) может быть гравитационная, физически связанная, капиллярная, парообразная.

Гравитационная вода просачивается вниз через почву, достигая уровня грунтовых вод, что ведет к вымыванию различных питательных веществ;

Капиллярная вода удерживается в тонких порах под действием поверхностного натяжения. При наличии узких пор или канальцев может подниматься от уровня грунтовых вод вверх, играя центральную роль в регулярном снабжении растений влагой. Глины удерживают больше капиллярной воды, чем пески.

Связанная вода адсорбируется поверхностью частиц и образует на них пленку (труднодоступная для растений); Ее количество зависит от содержания твердых частиц. В глинистых почвах ее около 15 %, в песчаных – 0,5%.

Парообразная вода находится в той части пор, которая свободна от воды - большой роли не играет.

Всю жидкую компоненту почв называют почвенным раствором. Он может содержать нитраты, бикарбонаты, фосфаты, сульфаты, водорастворимые органические кислоты и их соли, сахара. В свободной, капиллярной и связанной воде вещества труднорастворимы. Концентрация раствора зависит от влажности почвы. Состав и концентрация почвенного раствора определяет реакцию среды, показателем которой является величина рН. Наиболее благоприятна для растений и почвенных животных нейтральная среда – рН = 7.

Структура и пористость определяет доступность для растений и животных питательных веществ. Частицы почв, связанные между собой силами молекулярной природы образуют структуру почвы. Между ними образуются пустоты, называемые поры.

Поры почвы, не занятые водой, заполняет почвенный воздух. Насыщенность воздухом (аэрация) играет важную роль в почвенных процессах. С увеличением размера частиц грунта объем пор возрастает.

В воздухе почвы по сравнению с составом атмосферного воздуха из-за дыхания организмов с глубиной уменьшается содержание кислорода – до 10% и увеличивается концентрация углекислого газа, достигая 19%. В течении года и суток состав почвенного воздуха сильно меняется. Заболачивание почвы обуславливает вытеснение воздуха водой и условия становятся анаэробными. Так как организмы и корни растений продолжают выделять углекислый газ, образующее с водой угольную кислоту, то замедляется обновление гумуса и накапливаются гуминовые кислоты. Все это ведет к повышению кислотности почвы, которая наряду с истощением запасов кислорода, неблагоприятно отражается на почвенных микроорганизмах. Длительные анаэробные условия ведут к отмиранию растений.

Дата добавления: 2013-12-14