21.Строение коллоидной мицеллы, коллоидное свойство почвы
1.Почвоведение как наука. История становления. Связь с другими науками.
Почвоведение - наука о почве, ее строении, свойствах и географическом распространении, о закономерностях ее возникновении, развитии, функционировании, о роли в природе, путях и методах ее мелиорации, охране и рациональном использовании в хозяйственной деятельности человека. Основоположником науки/учения о почвах стал В.В.Докучаев. После почвоведение было связано с именами Костычева и Вильямса. Они исследовали прежде всего не на входящие функции почвы, а влияние на почву произрастающих на ней растений. Сейчас именно это характеризует русскую почвенно-генетическую школу. В современном почвоведении под почвой понимается - обладающая плодородием, сложная, полифункциональная и поликомпонентная, открытая и многофазная структурная система, расположенная в поверхностном слое коры выверивания горных пород и является комплексной функцией горных пород, организмов, климата, рельефа и времени. Почвоведение тесно связано с многими науками, например такими как: геология, география, биология, земледелие, агрохимия, мелиорация. Также она связана с химией, физикой, математикой, охраной окружающей среды, лесоводством. В 2004 г вышла новая классификация почв (до этого пользовались созданной в 1976г СПбГУ – колыбель почвоведения).
2.Понятие о почве, её состав и свойства
Почва - обладающая плодородием, сложная, полифункциональная и поликомпонентная, открытая и многофазная структурная система, расположенная в поверхностном слое коры выверивания горных пород и является комплексной функцией горных пород, организмов, климата, рельефа и времени. Также почва - это многофазное природное тело, вещество которого представлено четырьмя фазами: твердая, жидкая, газовая и живое вещество населяющих почву организмов. Твердая фаза-основа почвы, представляет собой полидисперсную, многокомпонентную органоминеральную систему. Формируется из материнской горной породы под влиянием процесса почвообразования. Состоит из минералов или обломков гп и вторичных продуктов почвообразования. Жидкая фаза - включает воду и почвенный раствор, которые заполняют поры. При участии воды совершаются процессы выветривания, гумификации и минерализации органических остатков.5 форм почвенной влаги: твердая вода, химически связанная, парообразная, физически связанная, свободная. Газовая фаза - воздух, заполняющий в почве поры, свободные от воды. Формы почвенного воздуха: свободный, защемленный, адсорбированный, растворенный. Живая фаза - населяющие ее организмы, непосредственно участвующие в процессе почвообразования, это многочисленные микроорганизмы (бактерии, грибы, водоросли), представители почвенной микро- и мезофауны (черви, насекомые), корневые системы растений. От численности, видового состава живых почвенных организмов зависят интенсивность и направленность трансформации растительных остатков, активность процессов почвообразования, развитие почв. Природная почва существует и функционирует в единстве всех фаз как единое физическое тело. Физические свойства – водные (водоудерживаемость, влажность,
влагоемкость); тепловые (теплоемкость, теплопроводность, теплоотражаемость, теплопоглотительная, теплоусваяемость); воздушные (воздухосодержание, аэрация, воздухоемкость); радиоактивность. Химичиские: химический состав, формы химических соединений, кислотность/щелочность почв. Биологические: численность, видовой состав, биологическая активность, ферментативная активность. Физико-химические: поглотительная способность почв, буфферность, устойчивость к загрязнению. Плодородие - способность обеспечивать рост и воспроизводство растений в конкретных экологических условиях и при конкретных управляющих воздействиях. Также можно выделить и экологические свойства почв (биогеоценотические и глобальные).
3.Факторы почвообразования (почвообразующие породы и время)
Почвообразующие породы определяют физические, физ-хим свойства почв, их минералогический, гранулометрический и химический составы, горизонтальное и вертикальное строение. Можно выделить 3 группы материнских пород: 1)массивно-кристаллические магматического и метаморфического происхождения, 2)плотные осадочные и 3)рыхлые осадочные. 1)различия основываются на соотношении устойчивых и неустойчивых минералов. Кислые породы (гранит, дацид) - больше устойчивых минералов, богаты кремнеземом, но бедны оксидами Fe и Al. Основные породы (базальт, габбро) обогащены минералами с повышенным содержанием Fe и Al. 2)Сцементированные продукты измельчения и преобразования массивно-кристаллических пород, химич и биологич осадки и образования вулканического происхождения. По хим.составу: углистые, глиноземные, железистые, силикатные, карбонатные, засоленные. Большую массу составляют глиничтые образования, не подвергающиеся коренному преобразованию и могут ассимилироваться с почвой. 3)Наиболее широко распространены на пов-ти Земли.- молодые отложения, преимущественно в континентальных условиях. По происхождению: гравитационные, водные, моренные, эоловые и др.
Время. Процесс почвообразования протекает во времени. Каждый новый цикл почвообразования вносит определенные изменения в превращение органических и минеральных веществ в почвенном профиле. Время, в отличие от других факторов, не влияет непосредственно на почвообразование, тк не является источником вещества и энергии. Его воздействие носит общий характер. Различают: 1)абсолютный возраст почв - время, прошедшее с начала формирования почвы до настоящего момента. 2)относительный возраст - хар-ет скорость почвообразовательного процесса, быстроту смены одной стадии развития почв другой (о нем судят по степени развития профиля). Изменение почв по времени-развития. Выделяют: 1)начальная фаза-первый этап почвообразования. На обнаженной материнской породе формирование примитивных почв. Нельзя выделить горизонты; образование и накопление мелкозема, обогащается органич. вещ-вом. 2)под влиянием элементарных почвенных процессов формир. неполно развитые почвы. 3)зрелая фаза - полно развитая почва, с набором генетических горизонтов. В равновесии со всеми факторами морфологически меняются мало. Почва памяти - комплекс устойчивых форм и признаков, возникающих в ходе всей истории ее развития. Почва момента - совокупность наиболее изменчивых процессов и свойств почвы в момент наблюдения. Характерное время - время, необходимое для того, чтобы данный объект и его составляющие, развивающиеся под влиянием определ. факторов среды, пришли в равновесие с этими факторами. Эволюция почв - изменение уже сформированных почв, связанное с эволюцией всей природной среды. В профиле почвы постепенно ослабляются признаки, отвечающие прежней фазе почвообразования и возникают новые, обусловл. последующей фазой. При этом почвы могут переходить из одного генетического типа (подтипа) в другой.
4.Факторы почвообразования (биологические и антропогенные)
Биологический. Для почвы свойственна высокая биогенность. Именно благодаря
воздействию живых организмов на продукты выветривания гп происходит формир. почвы. Поэтому деятельность растений, животных и микроорганизмов является неотъемлемой частью генезиса почв. Источники органич. вещ-ва: 1)надземные и подземные растит. Остатки; 2)отмершая биомасса микроорганизмов, беспозвоночных, позвоночных; 3)продукты их жизнедеятельности. Органич. остатки подвергаются разложению, гумификации и минерализации: 1)гидролитическое расщепление - быстрее разлагаются остатки, в которых преоблад. вещ-ва белкового и углеводного комплексов, медленнее - содержащие лигнин, дубильные вещ-ва, смолы, воска. 2)накопление высокомолекулярных продуктов разложения в виде гумусовых вещ-ва. 3)возникновение различных органич. и минерал. кислот. 4)образование СО2 и Н2О. Разложение и трансформация растит. остатков с образованием гумуса происходит в почвах из-за деят. различных живых организмов. При участии микроорганизмов развиваются процессы: окисления/восстановления Fe и Mn; аммонификации, (де)нитритофикации; (де)сульфикации. Состав и численность микроорганизмов для каждой почвенно-климатич. зоны различны. Органич. вещ-во почв выступает в роли материал. компонента влияет на динамику почвообразования и составляет основу процесса почвообразования.
Антропогенный. Анторп. воздействие на почвы и почв. покров выражается след. Видами: 1)нарушение/ликвидация в рез-те добычи полезных ископаемых открытым/шахтным способом. 2)загрязнение газопылевыми выбросами, тв и жид. отходами предприятий. 3)загрязнение транспортом.4)загряз. коммунальными и быт. отходами. 5)нефтепродуктами. Антропогенное воздействие приводит к: ослабление способности компонентов биосферы к самоочищению и восстановлению, уменьшение естественной продукционной способности земель, качественное ухудшение жизнепригодности среды обитания, глобальное пространств. сужение активного функционирования педосферы и биосферы. Воздействие человека: 1)прямое (при обработке почвы, при орошении и осушении почв) и косвенное (измен.макро- и микроклимата, хим. состава атмосферы и тд) 2)положительное (рост урожайности культур) и отрицательное (накопление нитритов).
5.Факторы почвообразования (рельеф, климат)
Рельеф - фактор перераспределения тепла, влаги и тв. частиц на пов-ти Земли. Благодаря ему имеет место дифференциация почв в ландшафте. Элементарный ландшафт - конкретный одновозрастной элемент рельефа, сложенный одной и той же материнской породой и покрытый определит. растительным сообществом: 1)Элювиальный - на повыш. рельефах (глубокое залегание грунт. вод, вертикал. вымывание, возврат вещ-ва за счет опада). 2)супераквальные - на понижениях ральефа (воды подходят близко к пов-ти, приток вещ-в с боковым стоком и грунт. водами). 3)Субаквальные - водоемы с их почвами (привнос вещ-в. извне с тв. и жид. стоком.). Макро-, мезо-, микро-, нанорельеф. По расположению в рельефе и опеределяемому им перераспределению осадков различают «ряды увлажнения»: 1)автоморфные - на ровных пов-ях и склонах, в усл свободного стока пов-ых вод, при глубоком залегании грунт. вод. 2)полугидроморфные - при кратковременном застое поверх. вод/при залегании грунт. вод на глубине 3-6м. 3)Гидроморфные - развиваются в усл. длительного застоя пов-ых вод/залегание грунт вод на глуб. <3 м.
Климат. Многоаспектный фактор, управляющий практически всеми стадиями почвообраз. Главным образом: кол-во солн , кол-во влаги. От величины солн Е зависят: интенсивность выветривания пород и синтез почв-ых минералов, темпы и направленность разложения орг. остатков, сотавляющие биоты и хар-ер ее внутр. функционирования. В зависимости от кол-ва посуп. осадков формир. типы водного режима почв: промывной Ку>1, непромывной Ку=1, выпотной Ку<1. Параметры водных режимов: среднегодовое кол-во атм. осадков, испаряемость, Ку (сумма осадков/испар). С атм. осадками в почву поступают раствор. В воде органич. и минер. соед., аэрозоли, пыль. Очень важную роль играет газообмен между почвой и атмосферой. Кислород атмосферы, проникая в почву, обеспеч.
дыхание корней растений, способств. процессу окисления. Из-за почвы в атм. выделяется воздух, обогащ. углекислой и другими газообр. продутами жизнедеят. почвен. организмов.
6.Фазовый состав почв (твёрдая и газовая фаза)
Твердая фаза почвы - ее основа. Представляет собой полидисперсную, многокомпонентную органоминерал. систему. Формир. из материнской гп под влиянием процесса почвообразования. 45-60% почвы. 1)Минеральная часть: (90-99% тв фазы) первичные минералы-обломки гп; вторичные минералы - глинистые минералы; простые соли и оксиды хэ. 2)органическая часть: растит. остатки, остатки жив. И микроорг., продукты их частич. разложения, гумус. Тв. фаза хар-тся гранулометрическим, минералогическим и хим. составами с одной стороны и сложением, структурой и порозностью с другой. Тв. фаза определяет плодородие почв, их физ [водные (влажность, влагоемкость, сп-ть удерживать воду), воздушные (воздухоемкость, -содержание, -проницаемость, аэрация), тепловые (теплоемкость, -проводность, -поглотит./отражат,-усваяемость)], хим (хим. состав, формы хом. соед), биологич (числен. организмов, видовой состав, их биол. и фермент. активность) и физ-хим (поглотит спо-ть, буферность, устойчив. к загрязнению., плодородие) св-в.
Газовая.20-25% V почв. -воздух заполняющий в почве поры, свободные от воды. Значит. отлич. по сост. от атм.: N2 (78,08%/78,08-80,3), О2 (20,95/0-20,9), СО2 (0,03/0,03-20%). Формы почв. воздуха: свободный (обеспеч. уровень аэрации), защемленный (воздух, находящ. в почвен. порах, изолир. пробками воды), адсорбированный, растворенный. Кол-во и состав воздуха оказывает существ. влияние на развитие и функционир. растений и микроорганизмов; на растворимость и миграцию хим.эл., вещ-в и соед в почв. профиле; на интенсивность и направление почв. процессов. Между почвой и атм. Происходит постоянный воздухообмен, регулир.tо воздуха и почвы, влажностью, давлением и действ. ветра.
7.Фазовый состав почвы (жидкая и живая фаза)
Жидкая. Формы почв. влаги: твердая вода-лед; хим. Связанная (кристаллизационная), парообразная; физ.связанная (сорбированная), свободная. При участии воды совершаются процессы выветривания, гумификации и минерализации органич. остатков. Благодаря перемещению влаги происходит перемещение вещ-в внутри почв. профиля, затем дифференциация на генетич. горизонты и вынос части вещ-ва за его пределы. С гравитационной связано образ. элювиальных и иллювиальных гор-ов, образ. водоносных гор., эти воды заполняют межагрегатные промежутки.
Живая фаза - населяющие почву организмы, непосредственно участв. в процессе почвообр: микроорганизмы (бактерии,грибы,водоросли,актиномицеты), микро и мезофауна (черви, насекомые, простейшие), корневые системы растений. От числ. и видового состава жив. почв. организмов зависят интенсивность и направленность трансформации растит. Остатков (минерализация, гумификация), активность процессов почвообраз, развитие почв
8.Морфологическое строение профилей, зональных типов почв таёжно-лесной зоны
Условия почвообразования чрезвычайно разнообразны в связи с громадной протяженностью зоны с Запада на Восток и с С на Юг.
Климат зоны умеренно холодный. В Восточной Сибири – резко континентальный, на Дальнем Востоке – муссонный. Средняя годовая температура изменяется от +4 0С в европейской части до –16 0С в Восточной Сибири и до +7,5 0С на Дальнем Востоке.
Осадков в год выпадает в среднем по зоне 300–800 мм.Ку > 1 поэтому зона в целом характеризуется достаточным и даже избыточным увлажнением. В Сибири распространена вечная мерзлота, РельефК главным типам почвообразования относятся подзолистый, процесс биогенной аккумуляции (дерновый) и болотный.1. П0 - подзол О –
Е – ВHF – С. (О – подстилочно-торфяный; E – подзолистый; BHF – альфегумусовый)2. П - подзолистая О – ЕL – ВEL – ВT – С. (О – подстилочно-торфяный; ЕL - элювиальный; BEL – субэлювиальный; BT – текстурный.)3. ПБ - подбур О – BHF – BF – ВС ? С. – типичный;4. ПБоп подбур О – ВHFe – BHF – BC – C – оподзоленный5. Лзт торфяно-литозем Т – (С) – М –;6. Лзп литозем перегнойный Н – (С) – М7. ПБд - дерново-подбуры AY –BF – BC – C; AY – серогумусовый8. Пд - дерново-подзолистая AY - ЕL – BЕL – ВT – С.9. Птг - торфяно-подзолистo- глеевые почвы Т – ЕLg – BELg – ВTg – G - СG.10. Т0 - Торфяные олиготрофные (ТО – ТТ). ТО – олиготрофно-торфяный11. Тэ - Торфяные эутрофные (ТЕ-ТТ). ТЕ – эутрофно-торфяный12. Тс - Сухоторфяные (TJ – TT – D). TJ – сухоторфяный13. Тз - торфозёмы (РТ – ТТ).14. Тзам - торфоземы агроминеральные (PTR – TT).15. Гуд - серогумусовые - AYCa– АСCa – СCa – Д (известняковая плита)16. Гудги - серогумусовые глинисто-иллювированные : AY – BCa - CtCa – CCa, (выщелоченная);t – наличие глинистых, гумусово-глинистых, железисто-глинистых пленок 17. Гудоп серогумусовая оподзоленная - AY –EB – B – ВССа CtCa - CCa 18. Лзср Литоземы серогумусовые - AY – С- M.
9.Морфологическое строение профилей, зональных типов почв степной зоны
Суббореальные семиаридные области
1. Чсг - чернозем обыкновенный (сегрегационный – AU-АВСа-BCAnc-Cca); BCAnc – карбонатные новообразования в виде «белоглазки»; вскипание на верхней границе АВСа.
2. Чтк - Черноземы южные (текстурно-карбонатные - AU-АВСа-CAT-Cca);
САТ – текстурно-карбонатный; AU – вскипает с поверхности.
3. К - каштановая - (AJ-BMK-CAT-Cca, s); AJ – светло-гумусовый,
BMK – ксеро-метаморфический; CAT – текстурно-метаморфический; s – наличие легкорастворимых солей.
Семиаридная и аридная области
4. Ск - Солончак (S-Cs,q); S (S[AY]; S[AU]) – солончаковый (светлый, темный);
Cs,q – засоленная почвообразующая порода
5. Снс - Солонец светлый: (AJ-EL-BSN-BMK-BCA-Cca); AJ – светло-гумусовый, EL –элювиальный, BSN – солонцовый, BMK – ксеро-метаморфический, BCA – аккумулятивно-карбонатный,
6. Сд - Дерново-солоди (AY-EL-BT-BCAg-Cca, s, g,); AY –серогумусовый, EL – элювиальный, осолоделый , BT – текстурный, BCAg – аккумулятивно-карбонатный глееватый
9.Морфологическое строение профилей (морфологические признаки разного уровня)
Почва представляет собой иерархически построенную природную систему, состоящую из морфологич. элементов, морф. признаков разного уровня. Морф. элементы почвы - ее генетич. горизонты структурные отдельность, новообразования, включения и поры. К морф. признакам относятся: форма элементов и особенности их границ (ровная, волнистая, карманная, языковатая, затечная, размытая, полисадная, резкая, ясная, заметная, постепенная), окраска при определ. влажности, грунулометрич. Состав (камни, гравий, песок, пыль, ил), сложние (слитое, слоистое), хар-р пов-ти, плотность и твердость (рыхлые, уплотненные, плотные, сверхплотные). Почвенный профиль-вертик. последовательность горизонтов - 1ый уровень организации почвы, 2ой - почвенный горизонт, 3ий – морфоны (внутригоризонтные морфологич. элементы, исключая структурные отдельности), 4ый – агрегатноструктурные отдельности, комки, педы, 5ый - можно обнаружить только при помощи микроскопа – микроморфология.
10.Минералогический состав почв, строение
Минералы делятся на первичные, вторичные, акцессорные. Главные породообразующие минералы: кварц -12%, амфиболы-пироксены -13%,пол.шпаты -60%. По устойчивости к
выветриванию: ал-апатит, рог.обманка, биотит, кварц, мусковит. В основном сосредоточены в частицах крупнее 0,001мм, крупная фракция-первичные минералы. Почвообраз. породына 60% сост.из кварца: мех. прочность, устойчивость к выветр., 20%-пол.шпаты, мех прочность, меньше устойчивость. От кол-ва первич. минералов зависят агрохимические св-ва почв, являются резервным источником питания для жив. организмов, служат источником образ-ия новых вторич. минералов. Вторичные минералы-сосередоточ. в тонкодисперсных фракциях <0,001мм и представлены глинистыми минералами групп: каолинита, гидрослюд, вермикулита, монтмориллонита. По происхождению: 1)связ.с постмагматическими/метаморфич. процессами. 2)обусловл. гипергенными процессами. Вторич. минералы: мин.соли; мин.оксиды; глиничтые (осн.часть) -обуславл. поглотит.сп-ть почв, явл. источником биофильных элем. Емкости поглощения: каолинит (25мг-экв/100г почвы), гидрослюды (45-50мг-экв/100), монтмориллониты (80-120мг-экв). От минер. состава зависят: ее хим. сост.; практич. все св-ва почвы ,особенно связ. с плодородием (общие запасы и доступ. формы пит. вещ-в; водные; поглотит. спо-ть.
11.Гранулометрический состав почв: частицы разной крупности, классификация почв по грануллометрическому составу и его влияние на свойства почв
По Качинскому: камнискелет, физ. песок: камни(>3мм), гравий(1-3мм), песок(0,01-1мм-мелкозем,физ.песок), пыль(0,001-0,01мм), ил(0,0001-0,001мм), коллоиды(<0,0001мм) физ.глина, мелкозем. Сумма фракций <1мм - мелкозем. все,что крупнее - скелет. Сумма фракций >0,01мм - физпесок, <0,01мм - физглина. По гранулометрич. составу почвы классиф: либо по соотнош физпеска/физглины; либо отдельно. В генетическом названии почвы отраж. название по гранул. составу, но только по верхнему мин. горизонту. От этого состава зависит дренаж, преоблад. окислит/восстановит св-в, аэробные и анаэробные условия. Существует условное деление почв на «холодные»(глинистые) и «теплые»(быстропрогреваемые). Этот состав влияет на сорбционную способность.
12.Химический состав почв, различия по химическому составу целинных и окультуренных почв
Почва-самая верхняя часть коры выветривания литосферы,поэтому она наследует в общих чертах ее состав.Состав:О2-49%,Si(кремний)-33,Al-7,1,Fe-3,9, Ca-1,4.Однако в почве в 20 раз больше С и в 10 раз больше N-влияние жизнедеят.организмов,выветриванием,почвообразованием.Хим.состав изменяется с верхнего горизонта.Потом элювиальные-горизонт вымывания,объединенный биофильными элементами,относит.накопление Si,более осветленный горизонт.Далее иллювиальный-горизонт вмывания,много Fe,Al,Ca,Mg и др.,и обогощен огр.вещ-ом.Дифицит микроэлементов опасен,тк они входят в состав ферментов,а они явл.катализатором всех процессов в организме.
13.Органическое вещество почв (источники, состав)
-совокупность живой биомассы и орг. остатков раст. жив. микроорг. и продуктов их метаболизма и специфич. новообразованных органо - минерал. вещ-в(гумус). Основ. источник -растительные остатки. Запасы биомассы измен. в широких пределах на тер. РФ: 1)таежная зона: 25-40кг/м2-раст.остатков.корневая система меньше в 3-5раз, чем надземная масса. 30г/м2-микроорг., преоблад.грибы. 3г/м2-беспозвоночные, 2-3%-гумус. 2)Степная зона: 2,5кг/м2-растит. Надзем.масса меньше в 3-6 раз,чем подзем. Роль грибов падает; актиномицетов, бактерий-повышается. 12-16г/м2-беспозвоноч. 12-13%-гумус. 3)Пустынная зона: повышается аридность ->резко сниж. биомасса в целом. Надзем. масса в 9раз меньше подзем. Общий уровень биологич. активности почв. уменьшается. Средний состав орг. вещ-ва почвы: гумин (нераствор. остаток), неспецифич. вещ-ва, ФК, ГК.
14.Понятие о гумусе почв, процесс гумусообразования, значение для роста и развития растений
Гумус - сложный динамичный комплекс органических и органоминер. соед., образующ. путем микробиологического разлож. и гумификации орг. остатков в почве. Процессы разложения, синтеза вторич. форм микронной плазмы, гумификации, закрепл. образующ. продуктов мин.части почв ведут к образ. органо - минерал. вещ-в. Гумификация - сложный биофизикохимич. процесс трансформации промежуточных высокомолекулярн. продуктов разлож. органич. остатков в особый класс орг. соед. -ГК. Может происходить не только в почве. Гумусообразование - сугубо почвенный процесс: разлож. исход. орг. остатков, синтез вторич. форм, гумификации, закрепл. продуктов гумификации. Содержание гумуса в верхних гориз. различ. почвах колеблется от 1-2%(в подзол.) до 12-14%(в чернозем.). Гумус: 1)гумусовые вещ-ва(гумин,ФК,ГК). 2)Негумусовые(жиры,белки,углеводы,лигнин)
15.Гуминовые кислоты, их состав и свойства в разных типах почв
-высокомолекулярные, азотосодержащие органич. кислоты циклич/гетероциклич. строения. Хорошо растворяются в щелочах, в водном р-ре аммиаке. Слабо раствор. в воде, не раствор. в кислотах. осадок в растворе 2 и 3вал.катионами->соли->гуматы (раствор.в Н2О и подвижны). Осаждение при рН от 1-2. Сложное строение (боковые цепочки). Большой кол-во функционал. групп ->могут присоед. Ме и др.соед. Ядро-гидрофобное (отталкивают воду).
16.Фульвокислоты, их состав и свойства в разных типах почв
-высокомолекулярн. азотосодерж. гетероциклич .строения соединения. Остаются в растворе после осаждения ГК (с помощью рН=1-2). Ядро менее ярко выраж.-гидрофобные св-ва; ароматические/алифотические цепочки (преобладают;гидрофильные св-ва). В отличие от ГК в ФК больше карбоксильных, фенолгидроксильных, функционал. групп. Н присоед. Ме, орг.кистлоты, орг.и неорг. соед. Емкость поглощ. выше, чем у гумин. (800-1250мЭ/100г). Хорошо растворяются во всем.
17.Изменение содержания органического вещества и гумуса в разных типах почв
Запасы биомассы в различных зонах изменяются в широких пределах. Они в таежно-лесной зоне составляют до 25–40 кг/м2, причем корневая масса меньше надземной в 3–5 раз. Биомасса микроорганизмов доходит до 30 г/м2, среди них преобладают грибы. Биомасса беспозвоночных колеблется от 3 г/м2 в подзолистых почвах, до 90 г/м2 в серых лесных. Травянистая растительность степной зоны накапливает меньшую, чем леса, фитомассу – до 2,5 кг/м2, причем корневая масса превышает надземную в 3–6 раз. В составе микрофлоры степных почв снижается доля грибов и возрастают численность и видовое разнообразие бактерий и актиномицетов. Биомасса беспозвоночных равна 12–16 г/м2, среди них преобладают дождевые черви. В пустынной зоне запасы фитомассы резко снижаются, причем доля корней в ее составе возрастает, и соотношение надземной и подземной масс становится 1:9. Уменьшается и общий уровень биологической активности почв. Однако в короткие периоды поступления влаги биологическая активность может быть очень высокой. Количество и химический состав образующегося гумуса определяются содержанием общей биомассы, характером ее поступления (на поверхность или в почвенную толщу), зольным и биохимическим составами органических остатков. Лесной опад представлен в основном остатками древесной хвойной растительности и мхов. В его составе преобладают трудно разлагаемые органические соединения (лигнин, воска, смолы), содержится небольшое количество зольных элементов и азота. Разложение растительных остатков происходит преимущественно на поверхности почвы (так как преобладает надземный опад), часто при неблагоприятных климатических условиях (переувлажнение, довольно низкие температуры) при участии прежде всего грибной микрофлоры. В результате образуются главным образом кислые продукты разложения
органических веществ, которые не закрепляются зольными элементами на месте образования и выносятся за счет внутрипочвенного и поверхностного стока в нижележащие горизонты и часто за пределы почвенного профиля, а не накапливаются в аккумулятивно-гумусовом горизонте. Иная картина наблюдается в степной зоне. Хотя общее количество растительных остатков невелико, но представлены они травянистым опадом и корневыми остатками, сосредоточенных в верхнем корнеобитаемом горизонте , эти остатки богаты углеводами, белками, содержат значительное количество азота и зольных элементов, среди которых преобладают кальций и магний. Разложение остатков ведется в основном бактериальной микрофлорой в оптимальных гидротермических условиях верхних горизонтов почв. В результате трансформации формируются менее кислые продукты разложения органического вещества, которые практически полностью нейтрализуются зольными щелочноземельными металлами (Ca, Mg) и закрепляются на месте образования, взаимодействуя с минеральной частью почв. Такие органо-минеральные соединения не передвигаются с атмосферными осадками и накапливаются в гумусово-аккумулятивном горизонте почвенного профиля.
18.Процессы гумификации и гумусообразования, их сущность и различия
Гумификация - сложный биофизикохимич. процесс трансформации промежуточных высокомолекулярн. продуктов разлож. органич. остатков в особый класс орг. соед.-ГК. Может происходить не только в почве. Гумусообразование - сугубо почвенный процесс: разлож. исход. орг. остатков, синтез вторич. форм, гумификации, закрепл. продуктов гумификации. Различия: гумусонакопл. чисто почв. процесс; по конечн. Продукту (гумиф: гумин. вещ-ва - ФК, ГК; гумусонакоп: накопл. органо-минер. соед).
19.Поглотительная способность почвы (механическая, физическая и химическая)
Одно из важнейших св-в почвы-ПСП. Почвы способны поглощ., т.е.переводить в состав тв. фазы газы, пары воды, взвеш. частицы и ряд вещ-в, раствор. в воде. ПСП неразрывно связана с наличием в почве высокодисперсных частиц - коллоидов. Механич. ПСП-св-во почвы задерживать в своей толще поступающие с вод./воздуш. потоком твер. частицы, размеры кот. выше, чем у почв. пор. Физич. ПСП-способ-ть почвы увеличивать концентрац. молекул раствор. вещ-в у пов-ти твер. тонкодисперс. частиц за счет молекулярн. притяжения между твер. частицами почвы и вещ-ми, находящ. в воде в виде истинных/коллоидных растворов. Химич. ПСП-образ. в рез-те происходящих в почве реакций труднорастворимых соед., выпадающ. в осадок из раствора на пов-ти твер. фазы. ПСП-одно из важнейших св-в почв, оперел. плодородие почвы, хар-р процессов почвообр. ПСП обеспеч. регулир. режим минер. питания растений, микроорг., реакцию среды, ее водно-хим. св-ва.
20.Физико-химическая поглотительная способность почвы
Обменная-спо-ть почвы поглощать/обменивать ионы компенсир. слоя коллоидных частиц на эквивалент. колво ионов почв. раствора. Она связана с наличием в почве почвенно-поглотит. комплекса(ППК)-совокуп. орг., минер. и органоминер. коллоидов, нераствор. в воде и способных поглощать/обменивать ионы. Основной механизм: процесс сорбции (обменное электростатич. взаимод. разноименно заряж. частиц и ионов). Общее кол-во всех поглощ. катионов, кот. может быть вытеснено из почвы - емкость катионного обмена (ЕКО). Максимальна для черноземов. ЕКО возрастает с ростом рН. ЕКО зависит от содерж. в почве коллоидной и предколлоидной фракций, строение их пов-тей, природы ППК, реакции среды. Органич. часть ППК обладает большей величиной ЕКО, чем минеральная.
21.Строение коллоидной мицеллы, коллоидное свойство почвы
1-диффузный слой,2-компенсир.ионы,3-двойной электрич.слой,4-мицелла,5-частица,6-гранула,7-ядро мицеллы,8-потенуиалопределяющ.ионы,9-неподвиж.слой компенсир.ионов.Компенсир.слой не полностью 8.Если в компенсац.слое анионы-базоды,катионы-ацидоиды.Коллоиды могут находиться в 2 сост.:золя(кол.раствора) и геля(кол.осадка).Коагуляция-переход кол.из сост.золя->геля.При этом кол.теряют заряд и происход.слипание их в агрегаты.Вызывается действием электролитов.Пептизация:геля->золя.Вызывается действием как электролитов,так и неэлектролитов,раствор.в жидкости.
23.Катионный и анионный обмен в почвах
Существует тесная связь между содержанием в почвах катионов некоторых химических элементов и основными свойствами почв. Содержание таких катионов, как Na+, K+, NH4+ и плодородием почв. Количество протонов водорода H+, ионов гидроксония H3O+ и Al3+ влияет на кислотные свойства почв.
При этом, нам интересно отметить, что на содержание тех или иных катионов, будут оказывать влияние, в той или иной степени, напрямую или опосредованно, все эти факторы, а именно:горные породы,живые рганизмы,климат,рельеф,время, антропогенная деятельностьОднако, химический состав и практически все свойства почвы, особенно связанные с плодородием (общие запасы и формы доступных веществ, поглотительная способность) будут зависеть в подавляющей степени от минералогического состава почвы.
Отношения между обменными катионами ППК не совпадают с отношениями между аналогичными катионами, содержащимися в составе почвенного раствора. Иными словами, ионный обмен протекает селективно. Предпочтительнее поглощаются катионы с более высоким зарядом; при равенстве зарядов — с большей атомной массой.В соответствии с этой закономерностью, ионы располагаются в такой последовательности: одновалентные — Li7 < Na23 < (NH4)18 < K39 < Pb89; двухвалентные — Mg27 < Ca40 < Co59 < Cd112; трехвалентные — Al27 < Fe56. Катионы водорода H+ и гидроксония H3O+ сорбируются аномально прочно, благодаря их малым размерам и способностью давать слабодиссоциированные соединения. Однако, индивидуальные свойства компонентов ППК способны несколько нарушать данную закономерность. К примеру, монтмориллонит поглощает больше калия, чем протонов водорода, а каолинит — наоборот. Также следует упомянуть две другие закономерности катионного обмена:эквивалентность обмена, обратимость обмена — любой катион может быть вытеснен из ППК любым катионом почвенного раствораИтак, рассуждая о роли заряженных частиц в составе почвы, можно утверждать, что катионы являются одним из непосредственных, основных источников минерального питания растений; а значит оказывают влияние на плодородие почв; в составе ППК они влияют на реакцию среды и ее водно-физические свойства, такие как плотность, водопроницаемость, водоотдачу, доступность почвенной влаги и оструктуренность.В составе обменных катионов всех почв присутствуют Ca2+ и Mg2+, в небольших количествах также K+ и NH4+. В подзолистых почвах содержится некоторые количества H+ и Al3+, а в солонцах Na+.В зависимости от состава обменных катионов почвы подразделяют на насыщенные и ненасыщенные основаниями. В почвах, насыщенными основаниями, в составе обменных катионов присутствуют Ca, Mg, Na и при этом нет H и Al. К такому типу почв относятся черноземы, каштановые почвы, сероземы, коричневые почвы, солонцы и солончаки. В почвах, ненасыщенными основаниями, содержатся Ca, Mg, H и Al — это подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные, бурые лесные почвы, красноземы и желтоземы.Почвы, наиболее насыщенные кальцием, а
именно черноземы, имеют близкую к нейтральной реакцию среды; коллоиды в них находятся в состоянии необратимых гелей и не могут подвергаться пептизации при избытке влаги. Черноземы хорошо оструктурены, обладают благоприятными физическими свойствами.Почвы, содержащие в составе ППК большое количество Na, солонцы, имеют щелочную реакцию среды, коллоиды легко пептизуются; почвы плохо оструктурены, обладают неблагоприятными физическими свойствами.
При наличии в ППК значительных количеств обменных катионов H+ и Al3+ в результате кислотного гидролиза коллоиды достаточно легко разрушаются и при этом ухудшается структурное состояние почвы.
22.Кислотность почвы (актуальная, потенциальная), способы определения, единицы измерения
- спо-ть подкислять воду и растворы нейтрал. солей. Актуальная - обусловл. наличием свобод. водородных ионов в почв. растворе, активность кот. зависит от св-в раствора, влияющ. на коэф. активности иона. зависит от содерж. в почв. раств. свободн. кислот, кислых солей и степени диссоц. Потенциальная - обусловл. наличием ионов Н+ и Al3+ в ППК. Выражается в спос-ти почвы проявлять св-ва слабой кистолы при взаимод. с раств. [1)обменная - проявл. при обработке почвы растворов нейтрал. соли. Происходит эквивал. обмен катиона нейтрал. соли на ионы Н,Al и др., находящ. в ППК. 2)гидролитич. - при обработке гидролитически щелочной соли CH3COONa.Выделяется уксусная кислота].
23.Щёлочность почвы (актуальная, потенциальная), способы определения, единицы измерения
Актуальная - обусловл. наличием в почв. растворе гидролитич. щелочных солей, при диссоц. кот. образ. значит. кол-во гидроксиль. ионов. Потенциальная - обнаруж. у почв, содержащ. поглощенный натрий. При взаимод. с угольной кислотой происходит реакция замещения, в рез-те: накопление соды и подщелач. среды. Величину щелочность выраж. показателем рН почв. раст. Щел. - крайне неблагоприят. св-во, тк: тормозит рост и развитие растений и микроорг., резко ухудшает физ. св-ва почв.
24.Буферная способность почвы, степень насыщенности почв основаниями, формула расчёта
-спо-ть почвы противостоять изменению реакции почв. раствора. Различ. буферность против кислотныхи, щел. агентов. Эти св-ва связаны с поглощ. и вытеснением ионов ППК, нейтрализацией и выпадением в осадок образ. соед. Зависит от хим, минерал, гранулометрич. составов, состава поглощ. катионов, ЕКО и св-в почв. раств. Наиб. буферностью облад. тяжелые хорошо гумусированные почвы с высок. ЕКО. Почвы, насыщ. основаниям (чернозем ,каштановые) облад. высок. буферностью против подкисления. ([ППК4-Mg/Ca2+ +2H2CO3|||[ППК4-]4H+ +CaCO3(осад.)+MgCO3(осад.)) Не насышщ. основаниями почвы (подзолы, красноземы) хар-ются повыш. буферностью против подщелачивания. ([ППК2-]2H+ +Na2CO3->[ППК2-]2Тф+ +Р2Щ+CO2(газ)). Она явл. одним из элем. почв. плодородия, тк позволяет сохран. благоприят. для раст. и микроорг. св-ва почв.
25.Место и роль почв в биосфере, представление об экологических функциях почвы
Почва явл. не только важным компонентом биосферы(как педосфера),но и связ.звеном между литосферой, атмосферой и гидросферой. При это она выполняет ряд экол.ф-й, без реализации кот. равновесное сущ-е биосферы невозможно.
Опасность ускоренного экологич. кризиса. 2 причины-угрозы вымирания многих видов растений и животных, продолжающееся загрязнение наземных и водных экосистем.
Сохранение не только биоразнообразия планеты,а сохранение природы как целого со всеми ее составляющими (жив. орг., почва, вода, атмосфера).
Важность экол. вопросов науки о почве опр.прежде всего той сложной и многогранной ролью, кот. играет почва в развитии и функционировании отд. компонентов суши и биосферы в целом.
Среди глобальных экологических функций почв можно выделить в качестве самостоятельных категорий гидросферные, атмосферные, литосферные, общебиосферные и этносферные функции.
Экологические функции почвы определяют роль и значение почв и почвенного покрова в сохранении, восстановлении и эволюции экосистем на биогеоценотическом и глобальном уровнях.
Экологические функции почвы подразделяются на биогеоценотические и глобальные.
26.Биогеоценотические функции почв (обусловленные физическими, химическими и биохимическими свойствами почв)
1)физ св-ми:жизненное простр.,жилище и убежище,механич.опора,депо семян и др.зачатков.2)хим и биохим.-источник элементов питания,депо влаги,элементов питания и Е,стимулятор и ингибитор биохимических и других процессов.
27.Биогеоценотические функции почв, определяемые физико-химическими параметрами почв и информационная функция
1)физико-химическая -сорбция вещ-в, поступающ. из атм. и с грунт. водами; сорбция микроорганизмов. 2)информ-сигнал для ряда сезонных и др. биологич. процессов, регуляция численности, состава и структуры биоценозов, пусковой механихм некоторых сукцессий,«память»биоценоза.