Роль органического вещества почв.

Органическая часть - это то, что отличает почву от материнской горной породы. Хотя органическое вещество составляет в среднем лишь около 5% от веса почвы, с ним связаны основные свойства и режимы почв (включая характерный морфологический облик почв, кислотно-основные свойства, водно-воздушный режим и др.) и как следствие - плодородие.

Вопросы для самопроверки к теме 8

1.Что понимают под первичными и вторичными источниками органического вещества почв? Какие из них вносят больший вклад в создание ежегодного опада естественных биогеоценозов?

2.Чем отличается поступление растительного опада в почву в степной и таежно-лесной зонах?

3.Что такое «гумус»?

4.Почему специфические и неспецифические органические вещества почвы так называются?

6.Какую роль в формировании почв играют гуминовые и фульвокислоты?

Тема 9

ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ

Вопросы: 1. Виды поглотительной способности.

2. Строение коллоидной мицеллы.

3. Виды почвенных коллоидов.

4. Емкость катионного обмена.

Поглотительная способность почв (ПСП) - это способность почвы обменно и необменно поглощать и удерживать ионы и молекулы различных веществ (различные твердые, жидкие и газообразные вещества).

К.К. Гедройц выяснил, что основная роль в процессах поглощения принадлежит тонкодисперсной части почвы, особенно коллоидам, и выделил пять видов поглотительной способности почв:

1. Механическая поглотительная способность - это способность почв поглощать твердые частицы, размеры которых превышают размеры почвенных пор. Почва в данном случае действует как фильтр. Отфильтровываются взвешенные частицы, растворенные вещества не задерживаются.

Сохраняется илистая, наиболее ценная часть почвы. Удобрения не выносятся. В оросительных каналах за счет заиления дна уменьшаются потери воды на фильтрацию. Вода очищается от взвесей при фильтрации через почву.

2. Физическая поглотительная способность - способность почвы изменять концентрацию молекул различных веществ у поверхности тонкодисперсных частиц. Обусловлена молекулярной адсорбцией. Физическая поглотительная способность может быть положительной и отрицательной.

При положительной молекулы растворенного вещества притягиваются частицами почвы сильнее, чем молекулы воды. У поверхности почвенных частиц наблюдается повышенное содержание молекул вещества, а с расстоянием их концентрация уменьшается. Положительная физическая поглотительная способность наблюдается, например, для гумусовых кислот.

При отрицательной концентрация растворенных веществ уменьшается по мере приближения к поверхности частицы. Молекулы вещества как бы отталкиваются почвой. Отрицательная физическая поглотительная способность наблюдается для хлоридов и нитратов. Это обусловливает их высокую подвижность в почве.

3.Химическая - обусловлена образованием (в результате происходящих в почве химических реакций) труднорастворимых соединений, выпадающих из раствора в осадок.

Химически могут поглощаться анионы:SO₄^-2, CO₃^-2, H₂PO₄^-, PO₄^-3 , и катионы: Ca⁺², Mg⁺², Fe⁺³, Al⁺³. Одновалентные катионы (К⁺, Na⁺), а также анионы Cl^- и NO^-3 ни с одним ионом в почве нерастворимые соединения не образуют и химически не поглощаются.

При внесении в почву, содержащую Ca(HCO₃)₂, растворимых фосфорных удобрений происходит следующая реакция:

2Ca(HCO₃) ₂ + Ca(H₂PO₄)2 = Ca₃(PO₄) ₂ + 4CO₂ + 4H₂O

Образующаяся при этом соль плохо растворяется в воде. Следовательно, фосфор становится труднодоступен для растений, что нежелательно.

4. Биологическая - поглощение различных веществ растениями и микроорганизмами. Отличительная черта - избирательность. Могут поглощать и удерживать легкорастворимые вещества, тем самым предотвращая их потерю. Например, нитраты.

5.Физико-химическая (второе название – обменная) - способность почвы поглощать и обменивать ионы, находящиеся на поверхности коллоидных частиц, на эквивалентное количество ионов раствора, взаимодействующего с твердой фазой почвы. В свою очередь делится на катионную (поглощение почвой катионов) и анионную (поглощение почвой анионов).

Физико-химическая поглотительная способность обусловлена наличием в составе почвы так называемого почвенного поглощающего комплекса Почвенный поглощающий комплекс (ППК) - совокупность частиц высокой степени дисперсности, нерастворимых в воде и способных поглощать и обменивать поглощенные ионы. К ним относятся коллоидные частицы (0.2-0.001 мкм) и предколлоидная фракция (0.2-1 мкм).

В воде такие частицы дают коллоидные растворы или системы.

Строение коллоидной мицеллы. Коллоидная мицелла состоит из ядра, слоя потенциалопределяющих ионов и слоя компенсирующих ионов (который в свою очередь делится на два – неподвижный и диффузный).

Заряд потенциалопределяющего слоя создается за счет нарушений кристаллической решетки и изоморфных замещений, а также за счет диссоциации молекул.

Различают следующие виды почвенных коллоидов:

а) ацидоиды - несут отрицательный заряд в потенциалопределяющем слое,

б) базоиды - положительный,

в) амфолитоиды - могут менять заряд в зависимости от реакции окружающей среды.

Рис.7.Строение коллоидной мицеллы ацидоида и базоида.

В почвах лесной и лесостепной зоны преобладают ацидоиды и амфолитоиды, несущие отрицательный заряд, поэтому в этих почвах преобладает катионная обменная поглотительная способность.

Коллоиды бывают органические, минеральные и органоминеральные.

Емкость катионного обмена (ЕКО) - максимальное количество катионов, удерживаемое почвой в обменном состоянии. Зависит от типа почвы, содержания почвенных коллоидов (органического вещества и гранулометрического состава), минералогического состава и обычно варьирует от 5 до 50 мг-экв/100 г почвы. Минимальная наблюдается в песчаных подзолах, максимальная в тяжелых по гранулометрическому составу черноземах.

Состав поглощенных катионов в различных почвах неодинаков. Наиболее распространены катионы Са⁺² и Mg⁺² , которые есть во всех почвах. В кислых почвах в больших количествах присутствуют Н⁺ и Al ⁺³, а в засоленных Na⁺. Кроме того, в ППК всех почв присутствуют также практически все ионы, необходимые для питания растений. Сумма всех катионов, кроме Н⁺ и Al⁺³, называется суммой обменных оснований. В зависимости от наличия в составе ППК ионов водорода и алюминия различают почвы насыщенные основаниями (Н⁺ и Al⁺³ отсутствуют) и ненасыщенные основаниями. Наилучшие условия для питания растений создаются при преобладании в составе ППК Са⁺² и катионов, необходимых для питания растений.

Вопросы для самопроверки к теме 9

1.Почему в почвах лесостепной зоны преобладает катионная поглотительная способность, а обменное поглощение анионов незначительно?

2.Можно ли при помощи механической поглотительной способности почв очистить воду от растворенных в ней веществ?

3.При помощи какого вида (или каких видов) поглотительной способности можно удержать в почве нитраты?

4.Почему хлориды имеют такую высокую подвижность в почве?