Почвы

1. Аллитные (SiO2 : R2O3<2,5) с подразделением на аллитные (Al2O3резко преобладает надFe2O3), ферраллитные(Al2O3преобладает над Fe2O3 ) и ферритные (Fe2O3преобладает над SiO2и Al2O3не только в илистой фракции, но и в коре в целом).

2. Сиаллитные (SiO2: R2O3<2,5) с подразделением на сиаллитные и феррсиаллитные. Для последних характерно суженное отношение SiO2 : Fe2O3.

Наиболее  подвижны среди продуктов выветривания простые соли; растворимость их тем  больше, чем ниже валентность их ионов. Поэтому оснований в рыхлых породах и почвах в среднем  меньше, чем в литосфере. Во влажном  климате рыхлые породы обеднены основаниями,а в засушливом основания накапливаются.

По  содержанию щелочноземельных и щелочных оснований почвообразующие породы делятся на засоленные, карбонатные и выщелоченные. По Антипову - Каратаеву (1958), в выщелоченных породах содержится не более 1 - 3 % каждого из окисей кальция, магния, натрия, калия. Карбонатные содержат значительное количество ( до 15 - 20 % ) карбонатов кальция (CaCO3 ).В засоленных породах на ряду с карбонатами кальция много сульфатов и хлоридов кальция, магния и натрия

Химический  состав почвообразующей породы отражает в известной мере ее механический и минералогический состав. Песчаные породы, богатые кварцем, состоят  преимущественно из кремнезема. Чем  тяжелее механический состав породы, тем больше в ней высокодисперсных вторичных минералов, а следовательно, меньше кремнезема, больше полутора окисей алюминия, железа, химически связанной воды, в породах сиаллитного типа больше также окисей калия и магния.

Почвы наследуют геохимические черты  исходного материала почвообразующих  пород: Богатство породы кремнеземом  сказывается на содержании его в  почве; почвы, развивающиеся на карбонатной  породе - имеют и больше кальция; засоленность почвообразующей породы - источник засоления почвы. Однако материнская порода в процессе почвообразования изменяется. В зависимости от типа почвообразования происходят изменения  в содержании и распределении  по профилю почвы различных химических элементов. Каждый тип почвы приобретает  характерную дифференциацию на горизонты  с оприделенным химическим составом. В сравнении с почвообразующей породой верхние горизонты дерново-подзолистых почв обогащены кремнеземом и меньше содержат окисей алюминия и железа. Состав приобладающих окисей для черноземов остается почти неизменным.

Для всех почв в отличие пород характерно накопление органического вещества в верхних Горизонтах, с которым  связана аккумуляция биологически важных элементов - углерода, азота, а  для многих почв также фосфора, серы, кальция. Эта особенность химического  состава почв подчеркивает самостоятельную  химическую природу почв, отличающую ее от горной породы. Характер и масштаб  изменений, которые претерпевает порода, обусловливаются факторами почвообразования. Химический состав почв постоянно изменяется в соответствии с непрерывностью процессов выветривания и почвообразования.

13.Роль высших растений в почвообразовании.

Основнуюроль живого вещества суши составляют высшие растения, среди которыхдревеснаярастительность имеет большую массу, чем травянистая. Образование органического вещества связано сфотосинтезом, который осуществляетсявзеленых частях растений  при участии хлорофилла. Пространственная и генетическая связь высшихрастений и определенных почв давнообращалана себя внимание. От многолетних древесных пород ежегоднопоступает в почву лишь незначительная массаввиде опада отмирающих частей. Кустарниковая растительность ежегодно теряет значительнобольшуючасть своей биомассы, а наземная часть трав отмирает почти полностью. Для оценки органического вещества в системе растения-почва применяются следущиепоказатели

Биологическая масса-общее количество живого органического  веществарастительныхобществ. Мертвое органическое вещество-количество органическоо вещества , содержащегося в отмершихчастях растений, а также в накопившихся на почве продуктах опада. Годовой прирост- массаорганического вещества, нарастающая в подземныхи надземныхчастях растений за год. Опад-количество ежегодноотмирающего органического вещества наеденицу площади. обычно в центнерах нагектар. Существует четкая связь между количествоморганического вещества на поверхностипочвы и интенсивностью микробиологическойдеятельности. Растительность расматривается как главный источник органических веществ, пос-тупающих в почву. Своей жизнедеятельностю растенияобуславливают важный процесс-биогенную миграцию химических элементов. После отмирания органическое вещество опступает в почву, где под воздействием микроорганизмов подвергается глубокому преобразованию. Затем часть элементов усваивается растениями, а часть задерживается в почве.

14.Роль микроорганизмов и животных  в почвообразовании

животные  наряду с бактериями принимают самое  активное участие в образовании  почвы. Дождевые черви, муравьи и  другие мелкие животные постоянно вносят в почву органические вещества, измельчают их и тем самым способствуют созданию перегноя. Через норки этих роющих животных легче проникают к корням необходимые для жизни растений вода и воздух. Из ботаники вы знаете, что зеленые растения обогащают  воздух кислородом, необходимым для  дыхания всех живых существ. Растения служат пищей растительноядным животным, а те в свою очередь хищным. Таким  образом, животные не могут существовать без растений. Но и жизнь растений, как это было сказано, зависит  от жизнедеятельности животных. Очень  велико санитарное значение животных - уничтожение ими трупов других животных, остатков отмерших растений и опавшей листвы. Многие водные животные очищают воду, чистота которой  для жизни столь же важна, как  и чистота воздуха.

15.Органическая часть почвы,  её формы.

Органическая  часть почвы - это совокупность живой  биомассы и органических остатков растений, животных, микроорганизмов, продуктов  их обмена и специфических новообразований  органических веществ почвы - гумуса.

Потенциальными  источниками органического вещества в почве есть надземное и корневое опадание с деревянистых и травянистых  растений, биомасса беспозвоночных животных и микроорганизмов. Биомасса зеленых  растений (фитомасса) и его годовой прирост (первичная продукция) в несколько десятков, а то и сотни раз превышает биомассу животных и микроорганизмов. Однако активная жизнедеятельность последних, их специфический химический состав, высокое содержание белков определяют их роль в гумусоутворення и накоплении в почве азотных соединений. Так, в лесах таежно-лесной зоны запас фитомассы составляет 25-40 кг/м2, причем корневая масса меньше надземную в 3-5 раз. Биомасса микроорганизмов в лесных почвах достигает ЗО г/м2, в ней преобладают грибы; биомасса беспозвоночных животных в дерново-подзолистых почвах составляет 7-12 г/м2, а в серых лесных - 90 г/м2.

Травянистая растительность степной зоны накапливает  значительно меньшую фитомассы, чем лесостепной (1200-2500 г/м2), причем корневая масса превышает надземную в 3-6 раз.

Биомасса  микроорганизмов несколько меньше, но микрофлора разнообразнее: доля грибов уменьшается, а количество споровых бактерий и актиномицетов увеличивается. Биомасса беспозвоночных животных достигает 12-16 г/м2, в которой доминирует биомасса дождевых червей.

В пахотных почвах источником гумуса является пожнивные и корневые остатки  культурных растений, органические удобрения - навоз, торфокомпост.

Химический  состав органических остатков разнообразный. Основную массу их (75-90%) составляет вода. В состав сухого вещества входят углеводы, белки, лигнин, липиды (жиры), воски, смолы, дубильные вещества и т.д. Соотношение этих соединений в различных органических остатках неодинаково. Так, в составе древесины и хвои много лигнина, смол, дубильных веществ и мало белков. Разложение таких органических веществ происходит медленно. Остатки бобовых трав, наоборот, богатые белками и благодаря этому разлагаются быстро.

Разложение  органических остатков включает механическое разрушение, биологическую и биохимическую  трансформацию результате жизнедеятельности гетеротрофных организмов. Бактерии с помощью своих экзоферментов способны разлагать почти все органические соединения. Активное участие в разложении органических веществ принимают актиномицеты. Особенно большую роль играют они в трансформации органического вещества черноземов. Грибы имеют большой набор ферментов и способны разлагать сложные органические соединения, такие как лигнин и целлюлоза.

Почвенная фауна многочисленная и разнообразная. К ней относят беспозвоночные организмы. К беспозвоночным относятся  простейшие, дождевые черви, енхитреиды и членистоногие (многоножки, клещи, различные насекомые).

Простейшие  организмы так же, как и микроорганизмы, есть в каждом почве независимо от его типа и географического расположения. их жизнедеятельность активна в периоды, когда почва оптимально увлажненный. Роль простейших в почвообразовании подобна роли микроорганизмов.

Почвенные беспозвоночные измельчают растительные остатки, в результате чего их поверхность  увеличивается в сотни и тысячи раз и они становятся более  доступными для дальнейшего разложения грибами и бактериями. Беспозвоночные способствуют деятельности микроорганизмов, ускоряет процесс трансформации  органического вещества. Они также  транспортируют растительные остатки  по профилю почвы

16.Состав гумуса. Его география  и значение.

Гумус - это  сложный динамический комплекс органических соединений, образующихся при разложении органических остатков. Содержание гумуса в почвах определяется условиями  и характером почвообразовательного  процесса; оно колеблется в верхних  горизонтах от 1 - 2 до 12 - 15%, резко или  постепенно уменьшаясь с глубиной. 
 
В составе почвенного гумуса выделяют специфическую часть (85 - 90 % всего гумуса), представленную гумусовыми веществами, и неспецифическую часть (10 - 15%), представленную негумифицированными органическими веществами. Последние по своему составу могут, быть весьма разнообразны и включать: азотистые соединения (белки, ферменты, аминокислоты), углеводы (моносахариды, олигосахариды, полисахариды), липиды (жиры, воски, фосфолипиды), дубильные вещества (таннины, галловая кислота, флобафены и другие полифенолы), органические кислоты; кроме того, лигнины, смолы, спирты, альдегиды. 
 
Гумусовые вещества почвы представлены гуминовыми и фульвокислотами, а также гуминами. 
 
Гуминовые кислоты - это высокомолекулярные азотсодержащие (до 3 - 6%) органические кислоты, имеющие циклическое строение, не растворимые в воде и минеральных кислотах, но растворимые в слабых щелочах и некоторых органических растворителях. 
 
Гуминовые кислоты состоят из углерода (50 - 62%), водорода (3 - 7%), кислорода (31 - 40%) и азота (2 - 6%). Их элементный состав зависит от типа почвы, химического состава разлагающихся остатков, условий гумификации. Так, гуминовые кислоты в подзолистых почвах в отличие от черноземов и каштановых почв содержат меньшее углерода, но больше водорода. 
 
В составе гуминовых кислот может содержаться от 1 до 10 % зольных элементов, однако они не являются постоянными компонентами молекулы, а присоединяются в результате химических реакций. 
 
Молекулы гуминовых кислот неодинаковы по размерам и химическому составу. Молекулярная масса их колеблется от 4000 до 100 000, поэтому они легко разделяются на фракции. Гуминовые кислоты в почвах находятся преимущественно в виде гелей, которые под действием минеральных кислот слабо гидролизуются, а под действием щелочей переходят в раствор. 
 
Взаимодействуя с минеральной частью почвы, гуминовые кислоты образуют соли - гуматы, сложные органо - минеральные комплексы, которые могут устойчиво и прочно адсорбироваться поверхностью глинистых минералов. 
 
Гуматы щелочей (натрия, калия, аммония) хорошо растворимы в воде, образуют истинные и коллоидные растворы, могут вымываться из верхних горизонтов почв, а при соответствующих условиях - иллювироваться в глубину почвенного профиля и там осаждаться и накапливаться. Это хорошо выражено в осолоделых солонцах и солонцеватых почвах. 
 
Гуматы кальция и магния нерастворимы в воде и закрепляются в почве в виде гелей. Они способны склеивать и цементировать механические элементы в агрегаты и способствуют образованию водопрочной структуры. Это наблюдается в черноземных, лугово - черноземных и дерново - карбонатных почвах. 
 
При взаимодействии гуминовых кислот с несиликатными соединениями образуются сложные органо - минеральные комплексы. Железо с гуминовыми кислотами связывается прочно и в последующем в реакциях обмена не участвует. В комплексах с алюминием часть алюминия проявляет способность к обмену. Образование комплексных соединений гуминовой кислоты способствует ее прочному закреплению в почве. 
 
Основная часть гуминовых кислот в любой почве (рН более 5) находится в форме нерастворимых в воде органо - минеральных соединений, а в почвах с кислой реакцией (рН менее 5) - в форме дегидратированных гелей и частично растворяется при действии щелочных растворов, образуя молекулярные и коллоидные растворы. 
 
Фульвокислоты, как и гуминовые кислоты, представляют собой высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты. Они растворяются в воде, кислотах, слабых растворах щелочей, пирофосфата натрия и водном растворе аммиака, образуя водорастворимые соли - фульваты. Кроме того, они растворяются во многих органических растворителях. Их растворы в зависимости от концентрации имеют окраску от соломенно - желтой до оранжевой. Водные растворы их обладают сильнокислой реакцией (рН 2,2 - 2,8). Фульвокислоты состоят из углерода, водорода, кислорода и азота, но меньше, чем гуминовые кислоты, содержат углерода и больше кислорода. В среднем в фульвокислотах содержится углерода 40 - 52 %, водорода 4 - 6 %, кислорода 40 - 48 % и азота 2 - 6 %  
 
Фульвокислоты благодаря сильнокислой реакции и хорошей растворимости в воде энергично разрушают минеральную часть почвы. 
 
Фулызатные соли (фульваты) щелочных и щелочно - земельных металлов хорошо растворимы. Комплексные соединения фульвокислот с железом и алюминием также частично растворимы, причем фульватно - железистые сильнее, чем комплексы с алюминием. Степень подвижности таких комплексных соединений зависит от насыщенности их металлом. При высокой насыщенности комплекс становится нерастворимым и выпадает в осадок. 
 
Гумины представляют ту часть гумуса, которая не извлекается из декальцинированной почвы щелочами. Они почти полностью извлекаются при попеременном воздействии на остаток почвы с гуминами различных кислот и щелочей. Исследования показали, что в большинстве случаев гумины состоят из тех же групп гуминовых и фульвокислот, что и извлекаемые щелочью из гумуса. Эти кислоты в гуминах находятся в сложных и проч ных связях как между собой, так и с минеральной частью почвы. 
 
В группу гуминов входят также инертные карбонизированные углистые частицы и неполностью гумифицированные органические остатки. Содержание гуминов в гумусе составляет 15 - 20%, а в некоторых почвах даже 40 - 48 %.

17.Общая характеристика жидкой  части почвы.

В почве различают воду связанную  и свободную. Первую частицы почвы  настолько прочно удерживают, что  она не может передвигаться под  влиянием силы тяжести,а свободная вода подчинена закону земного притяжения. Связанную воду в свою очередь делят на химически и физически связанную.

Химически связанная вода входит в состав некоторых  минералов. Эта вода конституционная, кристаллизационная и гидратная. Химически  связанную воду можно удалить  лишь путем нагревания, а некоторые  формы (конституционную воду) - прокаливанием  минералов. В результате выделения  химически связанной воды свойства тела настолько меняются, что можно  говорить о переходе в новый минерал.

Физически связанную воду почва удерживает силами поверхностной энергии. Поскольку  величина поверхностной энергии  возрастает с увеличением общей  суммарной поверхности частиц, то содержание физически связанной  воды зависит от размера частиц, слагающих почву. Частицы крупнее 2 мм в диаметре не содержат физически  связанную воду; этой способностью обладают лишь частицы, имеющие диаметр  менее указанного. У частиц диаметром от 2 до 0,01 мм способность удерживать физически связанную воду выражена слабо. Она возрастает при переходе к частицам меньше 0,01 мм и наиболее выражена у цредколлоидных и особенно коллоидных частиц. Способность удерживать физически связанную воду зависит не только от размера частиц. Определенное влияние оказывает форма частиц и их химикоминералогический состав. Повышенной способностью удерживать физически связанную воду обладает перегной, торф. Последующие слои молекул воды частица удерживает со все меньшей силой. Это рыхло связанная вода. По мере отдаления частицы от поверхности притяжение ею молекул воды постепенно ослабевает. Вода переходит в свободное состояние.

Первые  слои молекул воды, т.е. гигроскопическую воду, частицы почвы притягивают  с громадной силой, измеряемой тысячами атмосфер. Находясь под столь большим  давлением, молекулы прочно связанной  воды сильно сближены, что меняет многие свойства воды. Она приобретает качества как бы твердого тела.. Рыхло связанную воду почва удерживает с меньшей силой, ее свойства не так резко отличны от свободной воды. Тем не менее сила притяжения еще настолько велика, что эта вода не подчиняется силе земного притяжения и по ряду физических свойств отличается от свободной воды.

Капиллярная скважность обусловливает впитывание и удержание в подвешенном  состоянии влаги, приносимой атмосферными осадками. Проникновение влаги по капиллярным порам в глубь почвы осуществляется крайне медленно. Водопроницаемость почвы обусловлена в основном некапиллярной скважностью. Диаметр этих пор настолько велик, что влага не может в них удерживаться в подвешенном состоянии и беспрепятственно просачивается в глубь почвы.