Какие вещества содержаться в почвенном растворе
Почвенный раствор, жидкая фаза почвы, вода с растворёнными газами, минеральными и органическими веществами, попавшими в неё при прохождении через атмосферу и просачивании через почвенные горизонты. В зависимости от влажности почвы находится в плёночной, капиллярной и гравитационной формах. П. р. динамичен, участвует в почвообразовательном процессе, физико-химических, биохимических реакциях, круговороте веществ в почве и питании растений. Состав его определяется процессами почвообразования, растительностью, общими особенностями климата, а также временем года, погодой, деятельностью человека (внесение удобрений и др.). В почвенной влаге растворены: газы – кислород, углекислый газ, азот, аммиак; минеральные вещества – соли кальция, магния, натрия, калия и др., соединения алюминия, железа, марганца, кремнезём (в форме иона SiO4-4 и в коллоидной форме); органические вещества – органические кислоты жирного ряда и их соли, гумусовые кислоты, сахара, аминокислоты и др. В незаселенных почвах концентрация веществ в П. р. невелика (обычно не превышает 0,1%), в солончаках и солонцах (см. Засоленные почвы) – резко увеличена (до целых и даже десятков процентов). Высокое содержание веществ в П. р. вредно для растений, т.к. затрудняет поступление в них воды и питательных веществ, вызывая физиологическую сухость. Реакция П. р. в почвах разных типов неодинакова: кислую реакцию имеют подзолистые, серые лесные, торфяные почвы, краснозёмы, желтозёмы; щелочную – содовые солонцы; нейтральную или слабощелочную – обыкновенные чернозёмы, луговые и коричневые почвы. Слишком кислый и слишком щелочной П. р. отрицательно влияет на рост и развитие растений. См. также Буферность почвы, Реакция почвы.
Состав почвенных растворов изменчив во времени и пространстве. В засушливых районах минерализация почвенных растворов выше и наоборот.
Почвенные растворы характеризуются множеством свойств:
Уравновешенность
Буферность.
Осмотические давление.
Кислотность.
1. Уравновешенность – это способность почв раствора поддерживать определенную свойственную ему концентрацию или минерализацию. При ↓ содержания элемента его место занимает другой.
2. Буферность – способность почвенного раствора поддерживать определенную величину кислотности соответствующую ему.
3. Осмотическое давление – это давление, которое обусловлено каким-то веществом, находящимся в почвенном покрове. Оно может быть в почвенном растворе и в растительных клетках.
4. Кислотность – свойство почвы, обусловленное наличием водородных ионов в почвенном растворе и обменных ионов водорода и алюминия в почвенном поглощающем комплексе.
Плодородие почв и меры его регулирования.
Плодородие – способность почв удовлетворять потребности растений в питательных элементах и воде (Вильямс).
На плодородие влияет:
1. Гумус. При длительном с/х использовании содержание гумуса ↓ т.к. с урожаем с полей отчуждается биомасса.
Гумус влияет на:
– Наличие азота и других питательных элементов. 60% азота входит в состав гумуса.
– Кислотность.
– Емкость поглощения (максимально – черноземы 50-60 мг/ экв.). Так как ёмкость поглощения связана с коллоидными частицами. А ядро коллоидных частиц образовано ионами.
– структура почв.
2.Емкость поглощения – она связана с коллоидными частицами. Оно влияет на наличие питательных элементов.
1) Минеральные коллоиды.
2) Органические коллоиды.
3) Органоминеральные коллоиды.
Чем выше емкость поглощения, тем лучше для земледелия.
На неё можно влиять → увеличить содержание гумуса. Можно добавить пылеватой глины → увеличить число коллоидов.
Кислотность почв.
(ППК) H+ K+ + CaCO3↔(ППК) Ca+ + H2CO3 → CO2 ↑
H2O
H2O↔ H+ + OH-
PH= 6
При известковании → углекислота, которая распадается на H+ и OH-
PH = 4
4. Оптимальный вводно-воздушный режим. Оптимальное сочетании H2O и O2
в тех регионах, где коэффициент увлажнения близок к 1. Осушительные работы производятся при избытке воды и при недостатке орошения.
5. Структура почв. Способность почв образовывать отдельные комки, глыбы.
Структура состоит из 3х фракций: Песчаная, пылеватая и илистая фракции – структурные отдельности или агрегаты. Структура (комковатость) препятствует эрозии и ветровой дефляции и плотностной (водной) эрозии. Почвенная структура способствует накоплению или удержанию влаги в почвах. Если почва комковата, вода легко просачивается, и трудно испаряется. В бесструктурной почве вода глубоко не просачивается и легко испаряется. Высокая капиллярность.
6. Использование гумуса, травопольных культур (клевер).Отсутствие токсичных соединений в почвах.
NaHCO3
Na2CO3
Fe(II) (закисное железо).
Таксономия почв.
Таксономия (от греч. taxis — расположение, строй, порядок и nomos — закон), теория классификации и систематизации сложноорганизованных областей действительности, имеющих обычно иерархическое строение. Термин (предложен в 1813 швейцарским ботаником О. Декандолем), длительное время употреблялся как синоним систематики.
Глазовская: “Таксоны объединяются в 37 семейств. Эти семейства объединяются в генерации – их 27, а они в ассоциации – их 11”.
Фридланд объединяет все типы в порядки – их 53, порядки в отделы – их 28, а отделы в стволы – их 4. Систематика – раздел таксонометрии.
Тип → подтип → роды → вид → разновидность → разряд (Таксоны в порядке понижения).
Пример: Подзолы.
1) Тип – Подзолы. Наличие горизонтов Aov, А2 → В, С – почвы аллювиального типа. Происходит разрушение илистой фракции в А2.
2) Подтип – типичные (Ао, А2, Bf,al, С), торфянистые (Aov, Ат, А2, В, С), контактово-глеевые (Aov, Ат, А2, ВСq, Сq).
3) Роды – в основе подразделения подтипов на роды – минералогический состав почвообразовательных пород.
Типичные подзолы:
а) Род обыкновенные (на песках кремнезёмистых) – Aov, A2, B, C.
б) Род оруденелые (на полимиктовых песках – с примесью Fe) – Aov, A2, Bf,al, C. Bf,al – очень крепкий, толщиной до 40 см. Он является водоупорным → будет заболачивание.
4) Виды – в основе положена мощность горизонтов А2, Мощность А2 – от 2 до 70 см.
а) Поверхностные – менее 10 см.
б) Маломощные.
в) Среднемощные.
г) Злостные > 70 см.
5)Разновидности – в основе подразделения на разновидности положен механический состав. Песчаный/супесчаный. Механический состав даётся по верхнему горизонту.
6) Разряд – даётся по генезису материнской породы. Озёрные, морские, эоловые, Флювиальные.
Полное название.
Тип – Подзол.
Род – обыкновенный.
Вид – Злостный.
Разновидность – супесчаный.
Разряд – озёрный.
Источник
Почвенные растворы — это жидкая фаза почв, которую упрощенно называют почвенной водой. Процессы почвообразования, выветривания минералов и горных пород, жизнедеятельность растений и почвенных микроорганизмов неразрывно связаны с почвенными растворами.
Почвенные растворы — один из основных источников питания растений. Поэтому важно знать их концентрацию, состав и изменения в динамике.
Формирование почвенных растворов
Источниками почвенных растворов являются атмосферные осадки, вода водоносных горизонтов и конденсационная влага.
В конденсационной воде содержится некоторое количество растворенных газов, в воде, поднимающейся по капиллярам от водоносных горизонтов, также катионы и анионы растворенных солей, а в атмосферной воде, кроме того, частицы пыли и ила.
Дополнительным источником почвенной воды являются поливные воды с растворенными в них минеральными компонентами и взвесями механических элементов.
Попадая в почву, вода изменяет свой состав, взаимодействуя с твердой, газовой и жидкой фазами почв. Устанавливается равновесное состояние состава растворов, характерное для каждого типа почв.
Концентрация, состав и свойства почвенных растворов характеризуются динамичностью, так как изменяется их сезонное взаимодействие с твердой, газовой и жидкой фазами почв, а также в связи с колебаниями влажности почв.
Методы выделения почвенных растворов
Для изучения почвенных растворов их выделяют отпрессовыванием под давлением, центрифугированием (если почвы переувлажненные) и замещением (вытеснением) другой жидкостью.
Использование для анализов водных вытяжек из почвы и лизиметрических вод не дает истинного представления о составе и свойствах почвенных растворов.
При приготовлении водных вытяжек происходит высокое разбавление твердой фазы между жидкой и твердой фазами.
Лизиметрические же воды являются разбавленными почвенными растворами, так как образуются при просачивании талых и дождевых вод в основном через трещины и крупные поры почв в периоды их переувлажнения.
Лизиметрические воды собирают в специальные приемники. Тем не менее анализы водных вытяжек и лизиметрических вод широко используют для характеристики солевого состава почв, интенсивности выноса из почв различных элементов и соединений в грунтовые воды.
Концентрация, состав и свойства почвенных растворов
Концентрация почвенных растворов (по сухому остатку) в незасоленных почвах разных типов колеблется от десятых долей грамма до нескольких граммов на литр, а в засоленных почвах — от десятков до сотен граммов на литр.
Концентрация почвенных растворов неодинакова в разных генетических горизонтах, а также в зависимости от сезона года, при неполивном и поливном земледелии.
В почвенных растворах содержатся минеральные, органические и органо-минеральные вещества в ионной, молекулярной и коллоидной формах, а также растворенные газы — кислород, диоксид углерода и др.
Рекомендуем прочитать: Дерновые почвы
Важнейшими катионами почвенных растворов являются Са2+, Mg2+, H+, K+, Na+, NH4+, Al3+, Fe3+, Fe2+, a анионами – HCO3–, CO32–, NO3–, NO2–, SO42–, Cl–, Н2РО4–, HPO42–, ОН–.
Для большинства почв характерен гидрокарбонатно-калыциевый состав почвенных растворов, т. е. в них преобладают ионы HCO3– и Са2+. В засоленных почвах содержатся в повышенных количествах Na+, Mg2+, CI–, SO42–, CO32–, в болотных почвах — Fe2+, а в растворах сильнокислых почв — Fe3+ и А13+.
Железо, алюминий и многие микроэлементы находятся в почвенных растворах в основном в виде устойчивых комплексов с органическими веществами.
В почвенных растворах всегда содержатся водорастворимые органические вещества различной природы (продукты разложения отмерших растительных и животных организмов, продукты их жизнедеятельности, гумусовые вещества и др.); в гидроморф-ных, полугидроморфных и солонцовых почвах их количество больше.
Читайте также: Болотные почвы
Коллоидно-растворимые формы веществ представлены в почвенных растворах органическими, органо-минеральными и минеральными соединениями.
Для минеральных коллоидных форм характерны золи кремниевых кислот, а также гидроксидов железа и алюминия. В таблице 34 в качестве примера приведен средний состав некоторых компонентов почвенных растворов дерново-подзолистых и дерново-карбонатной почв Среднего Предуралья.
Из таблицы 34 видно, что разные типы почв и их генетические горизонты, а также целинные и пахотные почвы одного и того же типа имеют большие различия по составу почвенных растворов.
34. Химический состав почвенных растворов (средние значения показателей* за май-октябрь 1965-1966 гг.) (Дзюин, Ковриго, 1974)
Показатель* | Дерново-срсднсподзолистая среднесуглинистая почва | Дерново-карбонатная слабовыщслоченная легкоглинистая почва | ||||||||||||||||
Лес | Чистый пар | Чистый пар | ||||||||||||||||
А0 | А1 | А2 | В2 | А0 | А2 | В2 | А0 | В1 | B2 | |||||||||
| рН | 7,0 | 6,8 | 6,8 | 6,9 | 6,5 | 6,6 | 6,6 | 6,9 | 7,0 | 7,4 | ||||||||
| Н+ | 0,41 | 0,46 | 0,33 | 0,26 | 0,36 | 0,26 | 0,10 | 0,14 | 0,18 | 0,09 | ||||||||
| HCO3– | 257,8 | 74,5 | 51,7 | 60,7 | 51,4 | 48,2 | 57,3 | 76,5 | 83,4 | 184,1 | ||||||||
| Са2+ | 110,0 | 60,4 | 39,1 | 45,1 | 150,5 | 107,8 | 98,0 | 79,3 | 71,4 | 97,9 | ||||||||
| Mg2+ | 39,3 | 26,1 | 15,5 | 14,8 | 37,9 | 34,9 | 30,7 | 35,9 | 38,2 | 29,6 | ||||||||
| NH4+ | 16,5 | 6,4 | 8,4 | 7,9 | 5,0 | 7,3 | 10,2 | 6,0 | 7,5 | 5,1 | ||||||||
| NO3– | 1,9 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 61,4 | 20,2 | 15,3 | 35,9 | 9,3 | 2,1 | ||||||||
| К2О | 64,0 | 35,5 | 44,3 | 34,3 | 40,0 | 56,8 | 29,1 | 32,0 | 39,6 | 46,6 | ||||||||
| Р2О5 | 1,20 | 0,27 | 0,45 | 0,54 | 0,10 | 0,31 | 0,45 | 0,30 | 0,40 | 0,25 | ||||||||
| Сухой остаток | 990 | 604 | 564 | 795 | 1259 | 1420 | 1129 | 823 | 524 | 794 | ||||||||
| * Все показатели, кроме рН, приведены в мг/л. | ||||||||||||||||||
Преобладающими в этих почвах были ионы кальция, магния, калия и гидрокарбонатные, а в пахотных почвах, кроме того, нитратные ионы.
У более плодородных дерново-карбонатных почв общая концентрация почвенных растворов ниже, чем у пахотных дерново-подзолистых почв, также ниже общая титровальная кислотность, содержание Са2+ и К+, хотя обменных кальция и калия больше.
В этом важную роль играют более высокая катионная емкость поглощения дерново-карбонатных почв, насыщенность ППК кальцием и низкая потенциальная кислотность.
Обращает на себя внимание реакция почвенных растворов кислых дерново-подзолистых почв. Она близка к нейтральной вследствие вытеснения водородными ионами почвенных растворов обменно-поглощенных катионов оснований при развитии потенциальной кислотности.
Ещё по теме: Сероземы
Катионы же оснований, переходя в почвенный раствор, снижают его кислотность. Следовательно, чем выше катионная емкость поглощения и степень насыщенности почв основаниями, тем благоприятнее для растений реакция почвенного раствора.
Это важно в физиологическом отношении, так как именно при реакции, близкой к нейтральной, у большинства сельскохозяйственных культур происходит нормальное усвоение корнями элементов питания (Сабинин, 1955; Журбиц-кий, 1963).
Величина окислительно-восстановительного потенциала почвенных растворов пониженная (rН2 большей частью 25-29 ед.) по сравнению с rН2 почв в целом, как трехфазных систем (Ковриго, 1982).
Это также имеет важное физиологическое значение в жизнедеятельности растений, так как величины окислительно-восстановительного потенциала их клеточного сока тоже пониженные (Сердобольский, I960).
Рекомендуем прочитать: Солончаки
Из таблицы 34 видно, что в целинной дерново-подзолистой почве в отличие от пахотной меньше магния, калия и особенно кальция, ниже общая концентрация растворов генетических горизонтов (исключая лесную подстилку А0).
Это связано как с более низкой их биологической активностью, так и с постоянным удалением продуктов выветривания и почвообразования из почвенного слоя в результате промывного типа водного режима.
В лесных почвах процесс нитрификации подавлен, анион NO3– в минимальных количествах встречается только в растворах лесной подстилки.
При освоении целинных дерново-подзолистых почв под пашню в них изменились направление и активность биологических процессов, активизировались процессы нитрификации, в почвенных растворах в довольно больших количествах стал содержаться нитратный азот.
Возросло количество кальция, магния и калия, так как уменьшился вынос этих элементов в связи с изменением водного режима почв.
Влияние сельскохозяйственных культур на состав почвенных растворов
Многие изменения состава почвенных растворов под сельскохозяйственными культурами связаны с их питанием. Особенно заметные сдвиги происходят в растворах в июле — августе. В это время в растворах повышается содержание элементов питания растений и усиливается поглотительная функция корней.
Это происходит потому, что в июле — августе нитрификационные процессы в почвах достигают наивысшего уровня, повышаются фосфатазная активность почв и концентрация диоксида углерода в почвенном воздухе.
В результате этого в почвенных растворах становится больше нитратного азота, фосфора и аммонийного азота.
Наряду с этим к середине лета в почвах накапливаются кислотные продукты, следствием чего является возрастание кислотности почвенных растворов, сопровождаемое вытеснением иона кальция из ППК в раствор, и повышение обменной кислотности.
В последующий период благодаря регуляторной роли растений количество иона кальция в почвенных растворах уменьшается, а иона калия увеличивается, поэтому соотношение К+ : Са2+ расширяется (Ковриго, 1979).
От этого соотношения зависит поступление в корни питательных веществ: чем оно шире в растворах и уже в растениях, тем сильнее проявляется поглотительная функция корней и наоборот (Гунар с сотр., 1969; 1970; Петров-Спиридонов, 1970).
Изменение соотношения К+ и Са2+ в почвенных растворах наблюдается и в течение суток. К вечеру и в ночные часы оно более широкое, что приводит к более активному поступлению в это время в растения питательных элементов из почвенных растворов.
Ранее мы писали про Подзолистые почвы таежно-лесной зоны
Для жизнедеятельности растений большое значение имеет также осмотическое давление почвенных растворов, которое зависит от их концентрации и степени диссоциации растворенных веществ.
Сосущая сила корней большинства сельскохозяйственных культур не превышает 100-120 МПа. Если осмотическое давление клеточного сока растений равно или ниже осмотического давления почвенных растворов, то поступление воды и питательных веществ в растения прекращается и они погибают.
Разные типы почв отличаются по осмотическому давлению почвенных растворов, так как концентрация этих растворов неодинаковая.
Растворы незасоленных почв имеют осмотическое давление обычно около 10 МПа, но оно может повышаться от избыточных доз минеральных удобрений и снижения влажности почв в засушливые периоды года, что отрицательно сказывается на развитии растений, урожае и его качестве.
Осмотическое давление почвенных растворов при уменьшении влажности почв от наименьшей влагоемкости до влажности завядания возрастает в 5-6 раз.
Наиболее высокое осмотическое давление наблюдается у засоленных почв (более 150 МПа), которое выдерживают только определенные сельскохозяйственные культуры и растения-галофиты.
Регулирование состава почвенных растворов
В земледельческой практике нет специальных агроприемов по регулированию состава и свойств почвенных растворов, но по существу их постоянно проводят. К таким мероприятиям относятся:
- внесение минеральных удобрений; оно направлено на создание в почвенных растворах оптимальных количеств элементов-биофилов;
- внесение в почву адсорбентов (бентонитовых глин, цеолитов и др.), регулирующих катионную и анионную емкости поглощения, а следовательно, ионное равновесие между почвенным раствором и твердой фазой почв;
- регулирование концентрации диоксида углерода в почвенном воздухе применением органических удобрений или непосредственным его внесением до концентрации в почвенном воздухе не выше двух объемных процентов; это улучшает ионный состав почвенных растворов как среды для питания растений;
- регулирование влажности почв, ее водного режима обработками, орошением, осушением, мульчированием и т.д.;
- известкование кислых почв и гипсование щелочных;
- внесение бактериальных препаратов (азотобактерин, ризоторфин и др.);
- промывка засоленных почв и другие мероприятия.
Контрольные вопросы и задания
- Что такое почвенные растворы, каково их значение? За счет чего и как они формируются?
- Охарактеризуйте почвенные растворы по концентрации и ионному составу. Почему эти показатели динамичны?
- Какими свойствами обладают почвенные растворы? Расскажите о показателях почвенных растворов, имеющих физиологическое значение для растения.
- Какие имеются отличия в концентрации, составе и свойствах растворов разных типов почв, а также одного и того же типа на целине и пашне?
- Как влияют сельскохозяйственные культуры на состав почвенных растворов?
- Как регулировать концентрацию, состав и свойства почвенных растворов в земледельческой практике?
Источник