Состав и свойства почвы
Почва представляет собой сложное природное тело и состоит из твердой, жидкой и газообразной фаз: твердая фаза включает органические и минеральные части. Минеральная часть преобладает и составляет 90-95% массы почвы. Лишь в торфяных почвах меньше 15-20 %. Жидкая фаза представлена в почве водой и растворенными органическими и минеральными веществами и газами. Газообразная фаза представлена почвенным воздухом.
Органическая часть почвы состоит из органических остатков, не потерявших анатомического строения и гумуса.
Источником образования гумуса в почве служат органические остатки растительного, животного и микробного происхождения. Количество их различно, например, количество опада в лесу зависит от типа леса, возраста, густоты и состава древостоя и колеблется от 3 до 7 т/га сухого вещества.
Значительно большую биомассу создает травянистая степная растительность черноземных степей, чем суходольных лугов нашей таежно-лесной зоны.
В условиях с/х производства - важный источник образования гумуса - вносимые в почву органические удобрения и остающиеся в ней корни и пожнивные остатки. Их количество зависит от вида культуры, её урожайности, механического состава почвы и других факторов.
Химический состав органических остатков сложный: основная часть составляет вода, меньшую - сухое вещество, которое представлено 3 группами соединений:
Гумус образуется под воздействием ферментов, выделяемых микроорганизмами O2, воздуха и воды. Процесс его образования включает 2 стадии:
Состав гумуса, свойства гумусовых веществ. Гумус - сложный комплекс азотсодержащих органических веществ, все составные части которого находятся в тесном взаимодействии друг с другом и с минеральной частью почвы.
В состав гумуса входят 3 группы соединения:
- Гумусовые вещества, составляют 85-90% массы гумуса. Их состав и свойства определяют свойства гумуса.
- Вещества исходных органических остатков - белки, углеводы и т.д.
- Промежуточные продукты превращения органических остатков - аминокислоты, моносахариды и др.
На долю 2 и 3 частей приходится 10-15% массы гумуса. Гумусовые вещества - это азотсодержащие специфические соединения, состоящие из гуминовых и фульвокислот.
Гуминовые кислоты - соединения, содержащие азот и взаимодействуют с минеральной частью почвы. Имеют бурый цвет или черный цвет, растворяется в щелочах плохо в воде, и нет в кислотах. При взаимодействии с минеральной частью образуют гуматы.
Гуматы 3х и 2х валентных катионов Ca, Mg, Fe, и Al не растворяются в воде и образуют коллоидные осадки - гели. Гуматы 1 валентных катионов K, Na, NH4 - растворяются в воде и находятся в форме коллоидного раствора Золя. Гуматы Ca, Mg, Fe и Al закрепляются в почве и способствуют накоплению гумуса. Гуматы K, Na и NH4 вымываются осадками вниз по профилю, т.к. они подвижны.
Фульвокислоты хорошо растворимы в воде, кислотах и щелочах. Раствор имеет цвет от соломинистого до бурого. При взаимодействии с минеральной частью почвы образуют фульваты.
Фульваты имеют кислую реакцию, вызывают оподзоливание горизонта. Гуминовые кислоты способны накапливаться в почве и создавать ее плодородия, фульвокислоты способны активно разрушать минеральную часть почвы. Роль гумуса в почвообразовании и плодородии почв различна в зависимости от соотношения ГК и ФК.
Различные следующие типы гумусовых веществ. Фульватный - ГК/ФК меньше 0,6; гуматы - фульваты. ГК/ФК = 0,8 - 1,2; гуматный ГК/ФК больше 1.2.
Наиболее благоприятные гуматные и фульватно-гуматные типы гумуса. Значение гумуса в почвообразовании и плодородии почв играет большую роль, т.к. количество его и качественный состав - важная показательная агрономическая оценка почв.
Гумус и его производные формирует гумусово-аккумулятивный горизонт. Гумус обладает большой обменной поглотительной способностью, поэтому он поглощает из почвенного раствора и удерживает от вымывания в нижней части профиля необходимую для питания растений группу катионов. Гумус склеивает и цементирует механические элементы почвы, участвует в формировании водопрочной структуры.
Почвенные коллоиды - минеральные, органические и органоминеральные частицы, имеющие размер меньше 0,0001 мм и обладают определенными свойствами.
Образуются 2 путями:
Количество их в разных почвах неодинаково и зависит от гранулометрического состава почвы и содержания в них гумуса.
Чем тяжелее почва и больше гумус, тем больше коллоидов и наоборот. Например: тяжелосуглинистые и глинистые хорошо гумусирующие почвы содержат 20-30% коллоидов и больше, а песчаные и супесчаные мало гумусированные всего 1-3%.
На содержание коллоидов большое влияние оказывает характер почвообразовательного процесса: подзолообразование приводит к разрушению коллоидов в верхней части профиля и вымыванию продуктов разрушения вниз по профилю.
При дерновом процессе в верхней части образуются и накапливаются органические и органоминеральные коллоиды. Коллоидные части имеют следующее строение. Внутренняя часть состоит из ядра, представляет собой массу недиссоциированных молекул. К ядру примыкает потенциалопределяющийый слой, состоящий из ионов. Ядро + потенциалопределяющийый слой образует гранулу. За этим слоем расположен слой компенсирующих ионов. Часть ионов слоя компенсирующих ионов неподвижна и образует неподвижный слой компенсирующих ионов.
Другая часть ионов слоя компенсирующих ионов отходит от внутреннего слоя на определенное расстояние, образуя диффузный слой.
По отношению к воде коллоиды делятся на гидрофильные, которые поглощают воду и гидрофобные которые не способны поглощать молекулы воды.
Коллоиды могут находиться в 2х состояниях - Золя (коллоидного раствора) и геле (коллоидного осадка). Существует 3 группы коллоидов:
- Органические. Представлены в почве гумусовыми кислотами и гуматами (фульватами и их солями). Это гидрофильные коллоиды - пептизируются под действием щелочных растворов и коагулируются под влиянием 2 и 3 валентных катионов.
- Минеральные. Глинистые минералы, гидроксиды железа и Al. Способны к коагуляции при воздействии 2х и 3х валентных катионов.
- Органоминеральные. Почвенные коллоиды обладают способностью поглощать из почвенного раствора ионы и молекулы.
Значение коллоидов в плодородии почв очень велико:
- Обладая большой поглотительной способностью, они поглощают из почвенного раствора и сохраняют от вымывания катионы (элементы питания).
- Обладают клеящейся способностью, - большая роль в образовании структуры т.к. происходит склеивание механических частиц в агрегаты.
- Они содержат N, P, S и другие элементы, питание которых переходит в доступную форму.