ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.03.2024
Просмотров: 116
Скачиваний: 3
-
Почвенный раствор, его характеристика. Особенности химического состава почвенных растворов в почвах различных зон.
Почвенный раствор является средой, в которой осуществляется миграция и дифференциация химических элементов в процессе почвообразования. Он участвует в процессах преобразования минеральных и органических соединений, питания растений.
Состав и концентрация почвенного раствора зависят от характера почвы, материнской породы, растительности, времени года и т.д. и существенно изменяются по генетическим горизонтам одного и того же типа почв. В нем в виде ионов, молекул и коллоидов содержатся минеральные, органические и органоминеральные вещества. Кроме того, в почвенном растворе присутствуют растворенные газы: кислород, углекислый газ и др.
Основные
анионы (
,
и
)
поступают в почвенный раствор
преимущественно в результате биологических
процессов.
Концентрация
ионов
,
Cl–,
,
обусловлена растворением соответствующих
минералов и разрушением растительных
остатков. Почвенный раствор содержит
постоянно значительные количества
катионов Ca2+,
Mg2+,
Na+,
,
K+,
H+,
в некоторых почвах Al3+,
Fe3+,
Fe2+.
Помимо минеральных соединений, в
почвенном растворе всегда присутствуют
водорастворимые органические соединения:
фульвокислоты, аминокислоты, сахара,
спирты и др.
Концентрация почвенного раствора обычно невелика и не превышает нескольких граммов вещества на литр. Исключение составляют засоленные почвы, где концентрация может достигать десятков и сотен граммов на литр.
Важнейшими свойствами раствора являются его реакция (кислая, нейтральная или щелочная) и величина осмотического давления. Осмотическое давление раствора определяется количеством частиц (ионов, молекул или коллоидных частиц), находящихся в единице объема раствора. Поэтому растворы, содержащие легкорастворимые соли, обладают высоким осмотическим давлением. В засоленных почвах оно в 3-4 раза выше, чем в незасоленных. Если осмотическое давление почвенного раствора равно или больше, чем давление клеточного сока растений, то прекращается поступление воды в растение и оно погибает от физиологической сухости.
В подзолистых и дерново-подзолистых почвах таежно-лесной зоны, сформировавшихся в условиях промывного водного режима, содержание минеральных компонентов в почвенном растворе, как правило, низкое и колеблется от нескольких десятков до 100-300 мг/л. В верхней части профиля почвенные растворы истощены органическим веществом, количество которого варьирует в пределах 100-700 мг/л, а в лесных подстилках достигает 3-4 г/л. Наряду с неспецифическими органическими соединениями в составе водорастворимого органического вещества заметную роль играют фульвокислоты. Почвенные растворы имеют кислую реакцию (рН 4-5), содержат мало щелочных и щелочно-земельных оснований (2-5 мг/л К+, 10-30 мг/л Са2+, 5-10 мг/л Мg2+), в них обязательно присутствуют кремний (10-20 мг/л SiO2), железо (1-10 мг/л Fе2Оз) и алюминий (5-25 мг/л А1203) в подвижных формах.
При окультуривании подзолистых и дерново-подзолистых почв в почвенных растворах снижается содержание органического вещества, существенно возрастает количество кальция, а реакция среды сдвигается в слабокислую область (рН 5,5-6,5).
В черноземах, где имеет место водный режим непромывного типа, концентрация почвенных растворов выше, чем в почвах таежно-лесной зоны, в среднем она составляет около 1 г/л. Почвенные растворы содержат незначительное количество ионов калия, натрия, хлора и органических соединений. Так, в целинных обыкновенных черноземах количество водорастворимого органического вещества в верхнем десятисантиметровом слое почвы составляет около 200 мг/л, на глубине 40-50 см – см 20-90 мг/л. Характерная особенность почвенных растворов черноземов – нейтральная или слабощелочная реакция и резкое доминирование среди минеральных компонентов гидрокарбоната кальция, на долю которого приходится более 60 % от суммы всех водорастворимых веществ. Благодаря, такому составу почвенные растворы имеют высокую буферность, обеспечивают стабильность ППК, насыщенного кальцием, необратимую коагуляцию почвенных коллоидов.
В сухостепной зоне в незасоленных темно-каштановых и каштановых почвах концентрация почвенных растворов возрастает до 1,5-3,0 г/л. Наряду с гидрокарбонатом кальция в их состав входят сульфаты кальция, магния и частично натрия.
В полупустынной и пустынной зонах формируются преимущественно засоленные почвы. Их почвенные растворы отличаются повышенной концентрацией (10-20 г/л).
Очень высокая концентрация почвенных растворов (200-400 г/л) отмечается в солончаках. В составе почвенных растворов сильнозасоленных почв и солончаков главную роль играют хлориды и сульфаты натрия и магния, причем содержание хлорид-иона доходит до 100-150 г/л.
Почвенные растворы солонцов, особенно содовых, имеют щелочную реакцию, причем их концентрация резко изменяется в пределах почвенного профиля. В верхней его части концентрация почвенных растворов находится на уровне 2-9 г/л, в средней части возрастает до 50-60 г/л, а в полугидроморфных солонцах нередко достигает 100-120 г/л. В составе почвенных растворов солонцов в основном доминируют хлориды и сульфаты натрия и магния. Наряду с этим они обогащены коллоидами и содержат карбонаты, гидрокарбонаты, алюминаты, силикаты натрия, растворенное органическое вещество и связанные с ним ионы железа и алюминия.
Большинство черноземов, серых и темно-серых лесных, каштановых и темно-каштановых почв имеют оптимальные для сельскохозяйственных культур химические показатели почвенных растворов. При низкой концентрации почвенных растворов (менее 1 г/л) для растений складываются неблагоприятные условия вследствие дефицита биофильных элементов.
Концентрация почвенного раствора более 5-6 г/л также негативно влияет на развитие сельскохозяйственных культур, поскольку в почве происходит аккумуляция легкорастворимых солей — гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов натрия и магния.
-
Роль почвенного раствора в почвообразовании и питании растений.
Почвенный раствор имеет огромное значение в генезисе почв и их плодородии. Он участвует в процессах преобразования (разрушение и синтез) минеральных и органических соединений, в составе почвенного раствора по профилю почв перемещаются разнообразные продукты почвообразования. Исключительно велика роль почвенного раствора в питании растений. Поэтому важно знать его состав, свойства (реакция, буферность, осмотическое давление) и динамику.
Почвенные растворы служат непосредственным источником питания растений. Изменение концентрации и состава растворов ведет к изменению режима водного и минерального питания растений, что, естественно, непосредственно отражается на их развитии и продуктивности.
Для питания растений большую роль играет осмотическое давление почвенного раствора. Если осмотическое давление почвенного раствора равно осмотическому давлению клеточного сока растений или выше его, то поступление воды в растения прекращается. Сосущая сила корней большинства сельскохозяйственных растений не превышает 100-120 МПа.
-
Окислительные и восстановительные процессы в почвах и факторы их определяющие.
Процессами окисления называются:
присоединение кислорода, отдача водорода, отдача электронов без участия водорода и кислорода.
Обратные процессы объединяются в понятие «восстановление». В общей схеме обычно окисление принято рассматривать как отдачу электронов, а восстановление как их присоединение.
Для количественной характеристики окислительно-восстановительного состояния почвы используются величину окислительно-восстановительного потенциала, который отражает суммарный эффект разнообразных окислительно-восстановительных систем почвы (милливольт).
Окислительно-восстановительный потенциал по отношению к водороду называют Eh:
Определяют платиновыми электродами.
Оптимальные условия при Eh = 350-500 мВ для процессов нитрификации. Снижение Eh до 250-200 мВ – приводит к денитрификации.
Сезонная изменчивость водно-воздушного, температурного и микробиологического режимов определяет динамику окислительно-восстановительных процессов в почвах, т.е. их окислительно-восстановительный режим. Под окислительно-восстановительным режимом почв следует понимать соотношение окислительно-восстановительных процессов в почвенном профиле в годичном цикле почвообразования.
Различают след. типы окислительно-восстановительного режима почв:
1) почвы с господством окислительной обстановки (почвы степей, полупустынь и пустынь: черноземы, каштановые серо-коричневые, бурые полупустынные, сероземы, серо-бурые и др.).
2) почвы с господством окислительных условий при возможном проявлении восстановительных процессов в отдельные влажные годы или сезоны (почвы таежно-лесной зоны, почвы влажных субтропиков, лиственно-лесной и буроземно-лесной зон);
3) почвы с контрастным окислительно-восстановительным режимом (почзы с явлениями временного избыточного увлажнения. Подзолистые, дерново-подзолистые, бурые лесные, солоди, солонцы и другие типы почв;
4) почвы с устойчивым восстановительным режимом (болотные и солончаки).