Какие растворимые вещества содержатся в почве
☂-❄НИНЕЛЬ❄-☂
Высший разум
(1400244)
6 лет назад
Почвенный воздух отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа (в среднем около 1%, иногда до 2-3% и более) и меньшим – кислорода. Состав почвенного воздуха зависит от интенсивности газообмена между почвой и атмосферой. Образование углекислого газа в почве происходит в результате разложения органического вещества микроорганизмами и дыхания корней. Образующийся углекислый газ частично выделяется из почвы в атмосферу, улучшая воздушное питание растений, а частично растворяется в почвенной влаге, образуя угольную кислоту (H2O + СО2 = Н2СО3). Последняя вызывает подкисление раствора, в результате чего усиливается растворение и перевод в усвояемую для растений форму содержащихся в почве нерастворимых минеральных соединений Р, К, Са, Mg и др. При избыточном увлажнении почвы и плохой аэрации содержание углекислоты в почвенном воздухе повышается, а количество кислорода снижается до 8-12% и менее, что отрицательно сказывается на развитии растений и микроорганизмов. Почвенный раствор – наиболее подвижная и активная часть почвы. Он является непосредственным источником воды и питательных веществ для растений. Состав и концентрация его изменяются в результате разнообразных биологических, химических и физико-химических процессов. Между жидкой, газообразной и твердой фазами почвы постоянно устанавливается подвижное (динамическое) равновесие. Поступление солей в почвенный раствор зависит от хода процессов выветривания и разрушения минералов, разложения органического вещества в почве, внесения органических и минеральных удобрений. Концентрация почвенного раствора незасоленных почв невелика и колеблется от десятых долей грамма до нескольких граммов веществ на литр. В засоленных почвах содержание растворенных веществ достигает десятков, а иногда и сотен граммов на литр. Избыток водорастворимых солей в почве (более 0,2%, или 2 г на 1 кг почвы) вредно действует на растения, а при содержании их 0,3-0,5% растения погибают. В почвенном растворе содержатся не только минеральные, но и органические вещества, органоминеральные соединения, а также растворенные газы (углекислый газ, кислород, аммиак и др.) . В составе почвенного раствора могут находиться различные анионы и катионы.
Михаил Демидов
Знаток
(442)
6 лет назад
Почвенный воздух отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа (в среднем около 1%, иногда до 2-3% и более) и меньшим – кислорода. Состав почвенного воздуха зависит от интенсивности газообмена между почвой и атмосферой. Образование углекислого газа в почве происходит в результате разложения органического вещества микроорганизмами и дыхания корней. Образующийся углекислый газ частично выделяется из почвы в атмосферу, улучшая воздушное питание растений, а частично растворяется в почвенной влаге, образуя угольную кислоту (H2O + СО2 = Н2СО3). Последняя вызывает подкисление раствора, в результате чего усиливается растворение и перевод в усвояемую для растений форму содержащихся в почве нерастворимых минеральных соединений Р, К, Са, Mg и др. При избыточном увлажнении почвы и плохой аэрации содержание углекислоты в почвенном воздухе повышается, а количество кислорода снижается до 8-12% и менее, что отрицательно сказывается на развитии растений и микроорганизмов. Почвенный раствор – наиболее подвижная и активная часть почвы. Он является непосредственным источником воды и питательных веществ для растений. Состав и концентрация его изменяются в результате разнообразных биологических, химических и физико-химических процессов. Между жидкой, газообразной и твердой фазами почвы постоянно устанавливается подвижное (динамическое) равновесие. Поступление солей в почвенный раствор зависит от хода процессов выветривания и разрушения минералов, разложения органического вещества в почве, внесения органических и минеральных удобрений. Концентрация почвенного раствора незасоленных почв невелика и колеблется от десятых долей грамма до нескольких граммов веществ на литр. В засоленных почвах содержание растворенных веществ достигает десятков, а иногда и сотен граммов на литр. Избыток водорастворимых солей в почве (более 0,2%, или 2 г на 1 кг почвы) вредно действует на растения, а при содержании их 0,3-0,5% растения погибают. В почвенном растворе содержатся не только минеральные, но и органические вещества, органоминеральные соединения, а также растворенные газы (углекислый газ, кислород, аммиак и др. ) . В составе почвенного раствора могут находиться различные анионы и катионы.
Источник
А. Вещества, растворимые в воде
Из каждой почвы можно извлечь.водой некоторое количество минеральных веществ; но обыкновенные почвы содержат всегда весьма малые количества веществ, растворимых в воде, и только особенные почвы (солонцы или солончаки) содержат большее, иногда весьма значительное количество таких веществ.
В конце 50-х и в начале 60-х годов вопрос о растворимых в воде составных частях почвы возбуждал серьезные споры (по особым обстоятельствам, именно: для решения вопроса о том, достаточно ли этих одних веществ для питания растений), н тогда произведено было несколько исследований для определения того, сколько различных веществ может быть извлечено из почвы водою. Кроме того, подобные же исследования производились и впоследствии. В настоящее время, благодаря некоторым недавним исследованиям, вопрос о растворимых в воде составных частях почвы получил иное освещение, сравнительно с прежним.
Чтобы показать, какие вещества извлекаются из почвы в разных случаях, мы приведем несколько примеров из исследований Шлезиига, который применял особенный способ, допускающий вытеснение из почвы находящихся в ней растворов без изменения их состава. При этом он иногда исследовал одну и ту же почву при разных условиях; такой именно случай мы и приведем здесь. 13 следующей таблице представлены цифры, показывающие содержание различных веществ (в миллиграммах) в литре почвенного раствора: 1 и 2—с одного п того же поля; 3—почва с того же поля после того, как через нее в течение 18 дней пропускался воздух, и 4—та же почва после того, как через нее 12 дней пропускался воздух, содержащий 24% угольной кислоты.
|
| 3 | К | |
Угольной кислоты (СО,) свободной…… | — | 251,0 | 58,8 | 925,0 |
Угольной кислоты (СО,) соединенной….. | — | 230,0 | 57,6 | 512,5 |
Аммиака………………. | 2,4 | — | — | — |
Органических веществ………… | 64,1 | 57,8 | 87,3 | |
Азотной кислоты…………… | 154,4 | 56,8 | 152.4 | 230,6 |
Хлора ……………….. | 6,7 | 5,6 | 13,9 | 12,1 |
Серной кислоты ……………. | 24,3 | 49,9 | 56,2 | 49,8 |
Фосфорной кислоты и окиси железа…… | — | — | — | — |
Кремневой кислоты………….. | 11,9 | 26,0 | 21,0 | 33,6 |
Извести……………….. | 309,1 | 300,8 | 177,6 | 694,1 |
Магнезии………………. | — | 20,8 | 12,1 | 46,7 |
Кали………………… | — | 2.8 | 0,8 | 2,6 |
Натра……………….. | — | 27,0 | 27,7 | 38,5 |
Из двух верхних строк этой таблицы (с которыми согласны и другие цифры Шлезинга, не приведенные нами) можно видеть, что углекислые соли извлеки юте л из почвы водой в виде двууглекислых солей; к такому же заключению приводят и некоторые другие исследования.
Сделавши надлежащие вычисления, мы найдем (как при этих, так и при других исследованиях), что в водном растворе содержится некоторый избыток кислот над основаниями, если не считать органических веществ.
Результаты всех исследований над почвами показывают, как мы уже сказали, кроме того, что водой из них вообще извлекается незначительное количество вещества. При исследовании, произведенном Фескою, извлечено, однако, из почвы водой более 0,5% минеральных веществ, но при этом почва промывалась непрерывным током воды в течение 45 дней, следовательно, и время п количество воды были сравнительно очень велики. При обработке почв меньшими количествами воды и менее продолжительное время извлекается минеральных веществ гораздо меньше. Так, например, при исследованиях, произведенных в Таранде, извлечено было из почв водой, которой было в 6 раз более против веса почвы, следующее количество минеральных веществ:
Из почвы, которая долгое время приносила хорошие
урожаи клевера без утомления……….0,07%
Из почвы свекловичного поля близ Магдебурга . . . 0,06% Из глинистой почвы в Таранде………..0,04%
При исследованиях, произведенных мною над некоторыми черноземными почвами из Харьковской губ., я нашел в них следующие количества веществ, растворимых в воде, содержащей угольную кислоту, причем во всех случаях в почвах солонцеватых количество веществ, растворимых в воде, всегда было больше, если их сравнивать с почвами несолонцеватыми, лежащими рядом; иногда содержание растворимых солей в солонцах бывает очень велико, но иногда не очень значительно. Для примера здесь приведены результаты исследований над солонцеватыми и рядом с ними лежащими обыкновенными почвами.
Обыкновенные почвы | Солонцеватые почвы |
0,061% | 0,258% |
0,234% | /7,555% 15,591% |
0,059% | 0,288% |
Из этих цифр видно, что иногда достаточно весьма небольшого количества растворимых солей, чтобы сделать почву солонцеватой; иногда же и несколько большое содержание солей не прид ет почве характера солонца, что зависит от положения почвы и содержания в ней воды: в почвах влажных содержание растворимых веществ без вреда для растений может быть таково, что в почве более сухой при таком содержании солей не могли бы произрастать растения обыкновенные, т. е. почва превратилась бы в солончак. Из этого видно, что превращение почвы в солончаковую обусловливается не только содержанием в ней растворимых солей, но и крепостью почвенных растворов.
Отношение почвенных веществ к воде особенно замечательно в том отношении, что при выщелачивании водой растворимых веществ мы иногда сразу не можем извлечь эти вещества до конца; сколько бы ни промывали мы почву водой, каждое новое промывание извлекает из нее вновь растворимые вещества. Это можно видеть, например, из следующего опыта Шульце. Обрабатывая 1 000 г почвы водой несколько раз таким образом, что каждый раз получалось 1 000 куб. см раствора, он нашел при исследовании шести полученных один после другого растворов следующие количества всех минеральных вещестп и в отдельности фосфорной кислоты:
Всех мпн. веществ | В них фосфор». к-ты | ||
Первый раствор | . . . 0,195 г | 0,006 г | |
Второй | ь | . . . 0,063 » | 0,008 » |
Т ретий | » | . . . 0,160 9 | 0,009 » 0,008 * |
Четвертый | » | . . . 0,120 9 | |
П нтый | 9 | . . . 0,178 * | 0,007 » |
Шестой | 9 | . . . 0,123 * | 0,004 * |
Из этого видно, что выражение «растворимые в воде составные части почвы» совсем не имеет того смысла, какой разумеют при употреблении термина «растворимый)» в других случаях. Б почве большая часть вещества находится и таком состоянии, что не может быть извлечена сразу определенным количеством воды; промывая почву несколько раз водой, мы в большинстве случаев даже не заметим, чтобы с каждым новым промыванием количество растворимых веществ извлекалось меньшее: напротив, почва отдает воде весьма небольшое количество разных веществ, но зато при последовательном промывании она каждый раз отдает почти постольку же.
Из помещенной выше таблицы, в которой представлена часть результатов, полученных Шлезингом, мы, кроме того, можем видеть, что при разных условиях в почве содержатся растворы неодинакового состава. Из тех же самых исследований, так же как и из всех других, сюда относящихся, мы можем видеть, что вода растворяет все, без исключения, вещества, входящие в состав пищи растений. Обрабатывая почву какими-либо другими веществами, мы не извлечем из почвы никаких веществ, которых бы не было в водном растворе: растворяются те же самые вещества, которые растворялись и водой, но только в других количествах.
В настоящей главе мы ограничимся пока тем небольшим числом фактов, которое приведено выше; впоследствии нам еще не раз придется возвратиться к ним, потому что они имеют связь со многими другими явлениями, замечаемыми при изучении почв, и, кроме того, потому, что нам необходимо дать объяснение этих фактов, а оно может быть дано только после того, как мы ознакомимся с некоторыми химическими процессами, происходящими в почвах.
Источник
В состав почвы входят:
- твердая фаза;
- жидкая фаза, или почвенный раствор;
- газовая (газообразная) фаза, или почвенный воздух.
Почва — самостоятельное естественно-историческое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности Земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия. Почва — сложная саморегулирующаяся поликомпонентная биокосная единая система.
Газовая фаза является результатом взаимодействия атмосферного воздуха и газов, образующихся в почве. В его составе отмечается более высокое, по сравнению с атмосферным воздухом, содержание углекислого газа — 0,3-1%, иногда до 2-3% и более и меньшее содержание кислорода. Газа фаза отличается высокой подвижностью, которая зависит от множества условий: содержания органического вещества, погодных условий, характера растительности и др.
Достаточное содержание кислорода в почве создает благоприятные условия для деятельности аэробных микроорганизмов. Напротив, при его недостатке складываются условия для развития анаэробных бактерий, которые часто являются патогенными для растений.
Объем почвенного воздуха находится в динамическом равновесии с жидкой фазой: чем больше воды, тем меньше воздуха. Процессы газообмена в почве происходят постоянно в результате разложения органических веществ, дыхания корней растений и почвенных организмов, а также некоторых химических реакций. В результате газообмена надпочвенный воздух обогащается углекислым газом, улучшая условия фотосинтеза. При взаимодействии углекислого газа с водой жидкой фазой происходит слабое подкисление почвенного раствора по реакции:
CO2 + H2O ⇔ H+ + HCO3—.
Подкисление способствует переходу некоторых минеральных веществ твердой фазы, например, фосфатов и сульфата кальция, в доступную для растений форму. Одновременно, избыток углекислого газа приводит к недостатку кислорода и созданию анаэробных условий, что наблюдается при переувлажнении и переуплотнении почв. Недостаток кислорода в газовой фазе тормозит рост и развитие микроорганизмов и растений, препятствует усвоению питательных веществ, усиливает восстановительные процессы в жидкой и твердой фазах.
Почвенный воздух сосредотачивается в некапиллярных порах, то есть в больших промежутках почвы. При заполнении всех пор водой почвенный воздух вытесняется, наоборот, если почва сухая, воздух заполняет все поры — капиллярные и некапиллярные.
Наиболее оптимальное соотношение воды и воздуха складывается на рыхлых структурных окультуренных и обработанных почвах. Регулирование водного и воздушного режимов почв соответствующими обработками в сочетании с применением удобрений и мелиорантов улучшает корневое и воздушное питание растений, тем самым повышает количество и качество продукции, способствует развитию почвенной биоты.
Жидкая фаза, или почвенный раствор, — раствор минеральных и газообразных веществ, растворимых в воде. Является наиболее активной и динамичной фазой почвы, из которой растения усваивают питательные вещества и одновременно происходит взаимодействие растений с удобрениями, мелиорантами, твердой и газообразной фазами.
В состав почвенного раствора входят катионы (Са2+, Мg2+, Н+, Na+, К+, NH4+ и др.), анионы (НСО3—, ОН—, Сl—, NO3—, SO4—, Н2РO4— и др.), водорастворимые органические соединения и растворимые газы CO2, O2, NН3 и др. Поступление ионов в почвенный раствор происходит из твердой и газообразной фаз, удобрений и мелиорантов, выделений почвенной биоты, атмосферных осадков и грунтовых вод. Таким образом, состав и концентрация, кислотность, буферность и осмотическое давление почвенного раствора динамичны и определяются почвенно-климатическими условиями и антропогенным воздействием.
Концентрация солей в почвенном растворе зависит от свойств, минерального состава, типа почвы, природных условий, степени засоления и миграции солей по профилю почвы, антропогенного воздействия и т.д. Концентрация различных солей может варьировать от тысячных до сотых долей процента (10-200 мг/л) в малоплодородных почвах до 1 и более процента (> 10 000 мг/л) в сильнозасоленных (солончаках), в среднеплодородных почвах — около 500 мг/л. Избыток солей более 2000 мг/л обычно негативно воздействует на сельскохозяйственные культуры, особенно в первые 2-4 недели после прорастания семян. С возрастом устойчивость к высоким концентрациям возрастает.
Свойства жидкой фазы в целом определяются водным режимом почвы.
Твердая фаза почвы состоит из:
- минеральной части, доля которой составляет от 90% до 99,5%;
- органической, или органическое вещество почвы, на долю который приходится от 0,5% до 10%.
Минеральная часть представляет собой обломки и частицы первичных пород и минералов, вторичные, то есть вновь образованные минералы, оксиды, соли и другие соединения, образующиеся в процессе выветривания и почвообразования. В минеральную часть входят все зольные вещества, 1-3% азота от общего количества.
Органическая часть, или органическое вещество почвы, — это остатки растительных и животных организмов и продукты их разложения и неосинтеза, среди которых преобладает гумус.
На долю кислорода, кремния, алюминия и железа приходится почти 93% твердой фазы, углерода, калия и кальция — 4,6% и 2,5% — на все оставшиеся элементы. Углерод, кислород, водород, фосфор и сера содержатся в минеральной и органической частях, тогда как азот — почти полностью в органической.
Таблица. Усредненный химический состав твердой фазы почвы (% массы) по А.П. Виноградову
Элемент | Содержание | Элемент | Содержание | Элемент | Содержание |
---|---|---|---|---|---|
Кислород | 49,0 | Барий | 0,05 | Галлий | 0,001 |
Кремний | 33,0 | Стронций | 0,03 | Олово | 0,001 |
Алюминий | 7,1 | Цирконий | 0,03 | Кобальт | 8·10-4 |
Железо | 3,7 | Фтор | 0,02 | Торий | 6·10-4 |
Углерод | 2,0 | Хром | 0,02 | Мышьяк | 5·10-4 |
Кальций | 1,3 | Хлор | 0,01 | Йод | 5·10-4 |
Калий | 1,3 | Ванадий | 0,01 | Цезий | 5·10-4 |
Натрий | 0,6 | Рубидий | 0,006 | Молибден | 3·10-4 |
Магний | 0,6 | Цинк | 0,005 | Уран | 1·10-4 |
Водород | 0,5 | Церий | 0,005 | Бериллий | 1·10-4 |
Титан | 0,46 | Никель | 0,004 | Германий | 1·10-4 |
Азот | 0,10 | Литий | 0,003 | Кадмий | 5·10-5 |
Фосфор | 0,08 | Медь | 0,002 | Селен | 1·10-6 |
Сера | 0,08 | Бор | 0,001 | Ртуть | 1·10-6 |
Марганец | 0,08 | Свинец | 0,001 | Радий | 8·10-11 |
[INSERT_ELEMENTOR id=”4128″]
Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
Источник