Биологический круговорот вещества в системах

В почвах наблюдается сложная система биологических круговоротов химических элементов, в которых участвуют микроорганизмы, почвенная фауна и высшие растения.

Почва-растения. Роль в почвообразовании высших зеленых растений: основные продуценты и поставщики органич. вещ-ва в почву. После отмирания растит. масса в виде надземных и подземных остатков поступает в почву, там разлагается микроорганизмами. Часть растит. опада превращается в простые соединения — углекислоту, воду, оксиды азота и выносится из почвы, либо вовлекается в новые циклы жизнедеятельности биоты. При разложении освобождаются элементы минерального питания растений (зольные эл-ты). Остальные органические остатки преобразуются в гумусовые в-ва. Растения воздействуют на почву и через корневую систему. Корневые системы растений выделяют в окружающую среду органические кислоты, ионы ОН ^-, Н+, углекислый газ. Химические элемен­ты вымываются атмосферными осадками из живых надземных частей растений (хвои, листьев). Это катионы Ca, Mg, K. Растения через корневые волоски поглощают из почвенных растворов эл-ты минерального питания. Высшие растения влияют на передвижение влаги в почве. Также они затеняют поверхность почвы и формируют микроклимат. Ослабляют силу ветра препятствуя эрозии и дефляции.

Почва-микроорганизм. Большинство микроорганизмов обитает в верхнем слое, который богат растительными остатками. Самая крупная группа почвен. микроорганизмов – бактерии. Также есть актиномицеты, грибы и водоросли. Функции: разложение растительных и животных остатков; в процессе сво­ей жизнедеятельности микроорганизмы выделяют ферменты — катализаторы, кот. ускоряют превращение от­мершего органического в-ва в гумусовые кислоты и простые соединения ( вода, сера, углерод); идет окисление и восстановление соединений Fe, Mn, гидролиз и полный распад минералов; микроорганизмы синтезируют новые минеральные образования в почвах; фиксируют атмосферный азот.

Почва-животные Действие: ускоряют разложение органических остатков, перемешивают и рыхлят почвы, помогают образованию зоогенной структуры. Животные представлены: нанофауной - простейшие организмы (влажная среда); микрофауна - мельчайшие насекомые (клещи); мезофауна (пауки, мокрицы); макрофауна (дождевые черви, грызуны). Вначале позвоночные, а затем беспозвоночные готовят материал для обработки микроорганизмами. Когда организмы мигрируют в почве они перемешивают ее массу, создают пустоты, участвуют в объединении органического и минерального мат-лов.

23.Тепловой режим Тепловой режим – одна из производных климатических хар-к. Кол-во солнечного тепла, получаемого почвой, и кол-во тепла, которое она отдает атм-ре изменяются в течении суток и по сезонам года. С восхода и до 14 часов происходит нагрев, потом охлаждение, мин-м темп-р наступает в 4-5 часов ночи. Годовые колебания: нагрев с первых месяце весны до середины лета. Суточные колебания до глубин не более 50 см. Годовые иногда до 15 м (наиболее резкие – 3,5 м). На распространение тепла в почвенной толще требуется время, поэтому с глубиной происходит запаздание колебаний примерно на месяц. Основные типы тепловых режимов (на основании интенсивности процессов промерзания, т.е. на динамическом показателе): a. Мерзлотный. Хар-рен для почв со сплошной вечной мерзлотой. В течение года преобладает охлаждение почвы. В холодный период почва промерзает до верхней границы вечномерзлых пород. Нагревание сопровождается протаиванием сезонно-мерзлого слоя. Среднегодовая темп-ра и темп-ра почвы на глубине 0,2 м самого холодного месяца – отрицательная. b. Длительно-сезоннопромерзающий. Охлаждение почвы сопровождается промерзанием. Длительность промерзания не менее 5 мес., глубина проникновения отрицательных темп-р более 1 м. Сезонное промерзание не сопровождается смыканием с вечной мерзлотой островного типа. Прогревание приводит к оттаиванию. Среднегодовая температура положительная, но темп-ра почвы самого холодного месяца на глубине 0,2 м - отрицательная. c. Сезоннопромерзающий. Охлаждение сопровождается неглубоким промерзанием. Длительность промерзания от неск. дней до 5 месяцев. Среднегодовая темп-ра положительная. Но на глубине 0,2 м темп-ра почвы в самыйй холодный месяц – отрицательная. Вечная мерзлота отсутствует. d. Непромерзающий. В годовом цикле преобладает нагревание. Промерзания нет. Отрицательные темп-ры в почве отсутствуют или наблюдаются несколько дней. Темп-ра почвы в самый холодный месяц на глубине 0,2 м положительная. e. Постоянно темплый. Темп-ра самого холодного месяца во всей толще не опускается ниже 10 °С (т.е. ниже уровня биологической активности). f. Постоянно жаркий. Суточные амплитуды температур превышают годовые. Среднегодовая темп-ра почв на глубине 0,2 м не опускается ниже 20 °С. 28.Роль почвенных коллоидов в формировании ППК В состав почвенной массы входят частицы разного размера. Самые мелкие из них, раздробленные от 0,2 до 0,001 мкм, относятся к коллоидам. Образуются они путем диспергации (раздроблений) более крупных частиц или путем конденсации молекул в агрегаты молекул. Коллоиды в почвах представлены сложной системой минеральных, органических и органоминеральных соединений. Вся масса присутствующих в данной почве органических и минеральных коллоидов вместе с поглощенными ими ионами называется почвенным поглощающим комплексом, который в свою очередь состоит из двух частей: адсорбентов-коллоидов и адсорбируемых веществ – различных катионов и анионов. Почва имеет скелет и мелкозем, который может быть грубодисперсным и тонкодисперсным. В формировании тонких частиц преобладают глинистые минералы, редко первичные. Особую роль играют фракции <0,001 мм. В химическом плане коллоиды - вещества с размером частиц <0,0001 мм, но в почвах большую роль начинают играть частицы <0,001 мм – условно это коллоиды. Роль коллоидов определяется их размерами. Переход иного количества в иное качество, потому что коллоидные частицы при соприкосновении с почвенным раствором приобретают строение и нов свойство, а так же на разделе твердой фазы тонкодисперсного характера и жидкой среды возникает поверхностная энергия. Поверхностная энергия коллоидной системы будет тем больше, чем больше степень раздробленности вещества. Благодаря тому, что коллоиды приобретают нов свойства, почва способна осуществлять поглощение из почв раствора молекул и ионов. Эти молекулы и ионы могут быть вновь обменены на другие, находящиеся в почв растворе, соприкасающегося с почвой. То есть, почва проявляет поглотительную и обменную способность. Коллоиды обладают сорбционной способностью; на их поверхности сорбируются газовые частицы, молекулы воды и различные находящиеся в почвенном растворе вещества — целые молекулы и отдельные ионы. В системе почвенного раствора — поверхность коллоида устанавливает динамическое равновесие. Изменение концентрации раствора и состава растворенных веществ, температуры, давления вызывает нарушение равновесия, в результате чего между поверхностью частицы и раствором происходят обменные реакции: одни поглощенные вещества замещаются другими. Различают два вида поглощения (адсорбции), связанные с присутствием в почве коллоидных веществ - физическая и физико-химическая адсорбция. В почвах присутствуют многочисленные комплексные минералы и органо-минеральные соединения коллоидной природы. Комплексный характер коллоидных веществ в почвах объясняется тем обстоятельством, что большинство коллоидов в почвах находятся в скоагулированном состоянии. Они образуют клей между более крупными частицами почвы. При коагуляции весьма обычно совместное осаждение двух или нескольких веществ и образование коагели, железисто-марганцевые, гумусово-железисто-марганцевые, гумусово-глиноземные и ряд других. Соотношение компонентов в коагелях варьирует в широких пределах, отчего меняются и свойства последних. Например, коллоиды гумусовых веществ и прежде всего гуминовой кислоты заряжены отрицательно, гидрофильны, в состоянии золя имеют темно-коричневый цвет, а в состоянии геля дают темно-коричневые, чернеющие при высыхании осадки. Поглощенные коллоидами, способные к обменным реакциям катионы или анионы являются составной частью поглощающего комплекса. Обзор почвенных коллоидов показывает, что большинство из них несет отрицательный заряд и поэтому способно поглощать и обменивать преимущественно катионы. Количество поглощенных катионов изменяется в зависимости от общего содержания коллоидов, соотношения между органическими и минеральными коллоидами и от реакции среды. Прочность связи поглощенных ионов с колодными частицами поглощающего комплекса зависит от валентности катиона, его атомного веса, степени гидратации иона, а также от свойств самого коллоида. 16. Почвенный поглощающий комплекс. Емкость поглощения почв ППК – вся масса коллоидов почвы вместе с поглощенными ими ионами. Определенные ионы из раствора могут поглощаться почвой, а взамен в растворе появляются другие ионы того же знака заряда в таком же количестве. Свойством поглощения ионов обладает коллоидная фракция почвы. Чем больше в почве органических коллоидов, тем больше значение ППК. ППК состоит из двух частей – адсорбентов-коллоидов и адсорбируемых веществ – различных катионов и анионов. В состав адсорбентов-коллоидов входят минеральные, органические и органо-минеральные вещества. Емкость поглощения (обменная емкость почв) Е - максимальное количество ионов (мг*экв на 100 г почвы), поглощенных коллоидами, и способных к обмену на другие ионы. Е = S + H, где S – сумма поглощенных оснований (не только соли ОН^-) и все катионы (кроме H⁺), Н – величина гидролитической кислотности. Емкость поглощения - величина непостоянная: она изменяется в зависимости от реакции среды, при которой происходит вытеснение и обмен катионов, и от энергии катиона-вытеснителя. В щелочной среде емкость коллоидов увеличивается, в кислой — понижается. У коллоидов с положительным зарядом наоборот, повышение емкости поглощения анионов увеличивается в кислой среде. Ионы водорода служат величиной, которая характеризует ненасыщенность почв. V = S / S + H, V – степень ненасыщенности. Почвы, у которых в ППК преобладают поглощенные основания, называются насыщенными (S » H). А если преобладает водород – кислые ненасыщенные (S « H). 24.Химический состав почв, как интегральный результат взаимодействия факторов почвообразования От состава почвообразующих (материнских) пород зависит минералогический и химический состав почвы. Такой признак как устойчивые минералы полностью наследуются почвой; некоторые изменяются со временем – чем старше почва, тем больше различий возникает между почвой и исходными почвообразующими породами. Выделяют три группы материнских пород, которым свойственны некоторые химические хар-ки: массивно кристаллические магматического и метаморфического происхождения (бывают кислыми – высокое содержание устойчивых минералов, богаты кремнеземом; основными – более легко растворимые мин-лы, мало кремнезема, значительно содержание железа и алюминия; переходными между ними); плотные осадочные (бывают углистыми, глиноземными, железистыми, силикатными, карбонатными, засоленными); рыхлые осадочные (хар-тся высоким содержанием вторичных минералов). Основную массу горн.пород образуют Кислород, кремний, алюминий (в сумме – 84,1%), к ним можно прибавить железо, натрий, кальций, калий, магний. Часть растительного опада превращается в простые соединения (углекистлота, вода, оксиды азота). В процессе разложения выделяются зольные элементы. Другая часть органических остатков трансформируется в гумусовые вещ-ва. От величины солнечного излучения и атмосферного увлажнения зависит интенсивность выветривания и синтез почвенных минералов. При низких температурах замедляются или прекращаются химические реакции. С атмосферными осадками поступают растворенные в них органические и минеральные вещ-ва, аэрозоли, пыль. Из атмосферы поступает кислород. Рельеф влияет на химический состав почв через вертикальный перенос соединений, разницу в увлажнении, инсоляции, растительном покрове из-за экспозиции склонов. От рельефа зависит тепловой и водный режим; перераспределение влаги и растворенных в ней соединений. Грунтовые воды влияют на химический состав через привнос в почвы растворенных в них соединения. 31.ППК и его состав в зав-ти от окружающей среды Понятие о ППК было введено в почвоведение К. К. Гедройцем. Он установил, что определенные ионы из раствора могут поглощаться почвой, а взамен в растворе появляются другие ионы того же знака заряда в эквивалентном количестве. ППК – вся масса коллоидов почвы вместе с поглощёнными ими ионами. Чем больше в почве органических коллоидов, тем больше значение ППК. ППК состоит из двух частей – адсорбентов-коллоидов и адсорбируемых веществ – различных катионов и анионов. Свойством поглощения ионов обладает коллоидная фракция почвы. В состав адсорбентов-коллоидов входят минеральные, органические и органо-минеральные вещества. Комплексный характер коллоидных веществ в почвах объясняется тем обстоятельством, что большинство коллоидов в поч­вах находится в скоагулированном состоянии. К минеральным почвенным коллоидам относятся глинистые минералы (монтмориллонит, каолинит, аллофаны), гидрат окиси кремния SiO₂×nH₂O, гидроксид марганца Mn₂O₃×nH₂O, гидроксиды железа Fe(OH)₃×nH₂O, гидроксиды алюминия Al(OH)₃×nH₂O. В состав органических почвенных коллоидов входят коллоиды гумусовых веществ, тела некоторых очень мелких бактерий. В почвах присутствуют также многочисленные комплексные минеральные и органо-минеральные соединения коллоидной природы, часто они имеют вид коагелей. Другая составная часть ППК – поглощенные коллоидами ионы. Обзор почвенных коллоидов показывает, что большинство из них несет отрицательный заряд и поэтому способно поглощать и обменивать преимущественно катионы. Иногда, в условиях нейтральной и кислой сред некоторые коллоиды приобретают положительный заряд и способны поглощать анионы. Это особенно заметно при обильном содержании гидроксидов железа и алюминия (в красноземах и ферралитных почвах). В ППК из поглощенных ионов преобладают Ca, Mg, K, Na, NH₄, H, Al. Ёмкость поглощения почв - максимальное количество ионов, поглощённых коллоидами, и способных к обмену на другие ионы (Е - мг×экв на 100 г почвы). Емкость поглощения органических коллоидов гораздо больше емкости поглощения минеральных. Емкость поглощения одной и той же почвы изменяется в зависимости от реакции среды, при которой происходит обмен ионов, от энергии катиона-вытеснителя. В щелочной среде увеличивается емкость коллоидов-ацитоидов (-), в кислотной среде – коллоидов-базоидов (+). Е = S + H. Где S – сумма поглощённых оснований (не только сами ОН^-) – все катионы, кроме Н⁺. Н – величина гидролитической кислотности. Ионы водорода служат величиной, характеризующей ненасыщенность почвы. V = (S*100 мг/экв) / (S+H). V – степень ненасыщенности. Почвы, у которых в ППк преобладают поглощённые основания, называются ненасыщенными (S>>H). Если преобладает водород – кислые ненасыщенные почвы (S<<H). Ёмкость почвы – величина непостоянная. Она зависит от количества ионов, от рН среды, от энергии катиона-вытеснителя и т.д. Катионы по их осаждающему действию расположены в том же ряду, что и по коагулирующей способности и энергии их вытеснения и поглощения. Поэтому почвы, насыщенные двух- и трехвалентными катионами, обладают устойчивым ППК, находятся преимущественно в состоянии геля; почвы, насыщенные одновалентными катионами легко подвергаются распыляющему действию воды, их коллоиды при увлажнении легко переходят в золь. 14. Почвенные растворы, состав. Почвенные растворы - воды различного генезиса (атмосферные, грунтовые), ккоторые проходят через почву и насыщаются веществами и элементами. Это очень сложная динамическая система. Состав их меняется, когда они перемещаются из одного почвенного горизонта в другой. Испарение воды или поступление влияет на концентрацию растворенных веществ. Состав растворов меняется по сезонам года (режим осадков и температур, поступление органических остатков). Состав почвенного раствора и его концентрация определяются генезисом природных вод и формируется всей совокупностью почвенных процессов. Если раствор формируется атмосферными водами, то его концентрация редко бывает выше, чем 1г/литр. Состав веществ обусловлен процессами минерализации органических веществ и процессами гумификации растительных остатков. В его составе также отражены химический состав золы, растения данного ландшафта. Если раствор формируется минерализованными грунтовыми водами, то концентрация солей в растворах верхних горизонтах доходит до 300-400 г/литр. В химическом составе отражается результат процессов выветривания и почвообразования. Состав раствора очень сложен. Раствор - это смесь истинных (ионные и молекулярные), коллоидных растворов и суспензий. Состав веществ в растворах весьма разнообразен: в него входят минеральные, органо-минеральные и органические соединения, находящиеся в состоянии молекулярных и коллоидных растворов. Органические соединения в почвенных растворах представлены водорастворимыми органическими кислотами и их солями. Это гуматы Na, фульваты Ca и Mg. Из минеральных веществ обычны простые соли. В почвенной влаге также присутствуют растворенные газы: О₂, СО₂ и др. Из-за разной степени растворимости солей в слабо концентрированных растворах преобладают соли кальция - Ca(HCO₃)₂. По мере повышения концентрации растворов происходит накопление солей магния и натрия - MgSO₄, NaSO₄, MgCl, NaCl. 29.Дифференциация почв в зависимости от рельефа На разных участках почвообразование протекает по-раз­ному. Из-за рельефа идет перераспределение на зональные пояса радиационной энергии Солнца. В ее увеличении/уменьшении играет экспозиция склонов. В различных природных зонах экспозиционные эффекты почвообразования обуславливают соотношение поступающих в почвенную толщу тепла и влаги. В формировании почвенного покрова рельеф -перераспределитесь влаги и растворенных в ней питательных веществ. Другой фактор перераспределения влаги - специфичный баланс химических веществ в почвах на различных элементах рельефа. Существует геохимическая взаимосвязь отдельных ландшафтов и почв. Элементарный ландшафт - одновозрастный элемент рельефа, сложенный одной и той же материнской породой и покрытый в каждый отдельный момент своего существования определенной растительным сообществом (Б.Б. Полынов). Элементарные ландшафты и приуроченные к ним почвы делятся по условиям миграции химических элементов на 3 группы: элювиальные, супераквальные, субаквальные. Элювиальные и свойственные им почвы форми­руются на повышенных элементах рельефа при глубоком зале­гании уровня грунтовых вод. Почвы развиваются за счет процессов: вертикального вымывания веществ с атмосферными осадками из верхней части толщи в нижних и формировании на глубине различных аккумуляций; возврат и накопление органических и минеральных веществ в приповерхностной части почвы. Супераквальные (наводные) – пониженные элементы рельефа (грунтовые воды близко к поверхности). В этих почвах осуществляется дополнительный приток химических элементов с боковым стоком и грунтовыми водами. Субаквальные – местные водоемы со свойственными им водной растительностью и донными почвами. Почвы этих ландшафтов определены местностью, сопряжены друг с другом в геохимическом плане за счет миграции химических элементов - почвенно-геохимического сопряжения. В каждой природной зоне выражен свой тип и набор почвенно-геохимических сопряжений. Взаимоотношение рельефа и почвообразования связано с абсолютной высотой местности. 22. Почвенное плодородие Почвы обеспечивают высшие растения и микроорганизмы минеральными вещ-ми, влагой, воздухом во все этапы их развития. Свойства и режим почвы, обеспечивающие высокий уровень плодородия: a. Комплекс физических св-в: водопрочная зернистая и мелкокомковатая стр-ра, высокая общая порозность, хорошие впитывающая и водоудерживающая способности, хорошие физико-механические св-ва. b. Комплекс химических и физико-химических св-тв: большое содержание гумуса с преобладанием кальция, доступные растениям формы азота, фосфора и калия, близная к нейтральной реакция, отсутствие избытка солей, водорода, алюминия, натрия. c. Комплекс биологических св-тв: высокий уровень биологической активности, преобладание бактериальной микрофлоры, наличие и активность разрыхляющей флору мезофауны. d. Благоприятный гидротермический режим. Уровни природного плодородия не подвергаются воздействию человека. В суббореальных поясах Земли наибольшим плодородием обладают черноземы степей и прерий; в более увлажненных высоких бореальных широтах повышается кислотность, снижается содержание питательных вещ-в, не хватает тепла, часто переувлажнение; в аридных областях главный лимитирующий фактор плодородия – недостаток влаги, высокая щелочность, избыток солей. Из лимитирующих факторов плодородия в мире в целом наиболее распространены недостаток влаги, уплотнение почв и их малая мощность, избыток влаги, вечная мерзлота. 33.Органические и органоминеральные вещества почв Источниками органических веществ в почвах служат отмершие остатки высших растений, микроорганизмов и животных, а также прижизненные выделения организмов (клетки микроорганизмов, корневые волоски). Существует географическая привязка. Состав органических веществ: белки, жиры, углеводы (в т.ч. сложные: целлюлоза, лигнин), воски, смолы, органические кислоты, углеводы. В состав растительных тканей входят также разнообразные органические кислоты жирного и ароматического рядов; щавелевая, янтарная и ряд других. В органических остатках присутствуют также зольные элементы (Са, К, Мg, S, Si, Fе, Al, Мn) и многие микроэлементы (Мо, В, Ва, Sr, Сu, Zn и др.). Органические вещества, попадая в почву, претерпевают ряд изменений в ходе реакций гумификации (образование гумуса) и минерализации (разрушение гумуса). Обе эти реакции протекают одновременно при участии воды, кислорода, животных и микроорганизмов. В ходе минерализации образуются неорганические вещества. Органические вещества в почве могут находиться в двух видах: 1. поступившие в почву в виде растительных остатков или в виде продуктов жизнедеятельности, неспецифические органические вещества индивидуальной природы (таких веществ в самой почве не более 15%); 2. новообразованные специфические для почвы гумусовые веществ (85-90%). Органо-минеральные соединения – продукты метаболизма живых организмов и органического вещества, освобождающиеся и вновь образующиеся при разложении их остатков, имеют преимущественно кислотную природу. Четыре группы органо-минеральных веществ (по Л.Н.Александровой): 1) гетерополярные соли низкомолекулярных органических кислот (щавелевой, янтарной, молочной и др., выщелачиваемых из подстилок, торфов и разлагаемые микроорганизмами); 2) гетерополярные соли гумусовых кислот с щелочными и щелочноземельными металлами Гуминовые кислоты образуют в почве соли, которые называются гуматы. Гуматы кальция (+2) и магния (+2) образуют нерастворимые гели, которые склеиваются частицы почвы в агрегаты, что способствует формированию оптимальной зернистой структуры. Гуматы калия (+1), натрия (+1), NH₄ (+1), хорошо растворимы в воде; находятся в состоянии золя, почвы сильно набухают. Фульвокислоты образуют соли – фульваты. Фульваты калия, натрия, NH₄, кальция и магния легко вымываются из почв. Фульваты железа (+3) и алюминия (+3) – коллоиды выпадают в осадок; 3) комплексно-гетерополярные соли органических кислот и веществ фенольной и полифенольной природы с железом, алюминием, марганцем и другими металлами (хелаты); 4) адсорбционные органоминеральные комплексы. Образуются при сорбции гумусовых веществ на поверхности минеральных частиц. Различают 3 группы: а) алюмо- и железогумусовые, б) кремнегумусовые, в) глиногумусовые. 25.Насыщенные и ненасыщенные почвы. Состав поглощающих ионов Гедройц предложил в 1925 году использовать состав и свойства почвенного поглощающего комплекса как основу генетической классификации почв: А. Насыщенные основаниями 1. Черноземный поглощающий комплекс. Насыщен Ca²⁺ и Mg²⁺. Хаар-ся устойчивостью поглощающего комплекса (ПК) и большой долей органических коллоидов. Свойственен степным областям. 2. Солонцовый. В ПК кроме Ca²⁺ и Mg²⁺ входит натрий. Этот тип почвообразования представлен фазами солончаков, солонцов и солодей. В фазе солонцов и солодей коллоиды легко диспергируются (тонко измельчаются/распыляются), ПК неустойчив. Солонцовый тип почвообразования распространен локально в степных и пустынных областях и хар-рен для почв, формирующихся на засоленных породах или под воздействием грунтовых вод, содержащих Na₂CO₃. Б. Ненасыщенные основаниями 3. Подзолистый. Содержит в ПК ион Н⁺ и ион поглощенного алюминия, а также остаточные катионы Ca²⁺ и Mg²⁺. ПК неустойчив, в кислой среде идет разрушение и растворение минеральных и органических коллоидов и вымывание их из верхних горизонтов почв. Почвы подзолистого типа с ненасыщенным и неустойчивым ПК, приурочены к влажным лесам и таежным областям. 4. Латеритный (ферсиаллитный и ферралитный). Н⁺ и ион поглощенного алюминия Al³⁺ преобладают в составе поглощенных катионов. ПК нецстойчив, легко распадается с энергичным выносом продуктов распада (оснований, SiO₂). Этот тип почвообразования свойственен влажным, субтропическим и тропическим лесным областям. Состав поглощенных ионов определяет многие физические и химические свойства почв. Регулирую состав поглощенных ионов, многие св-ва можно улучшить(известкование (замена водородного иона) кислых ненасыщенных почв или гипсование (замена иона натрия кальцием) почв, содержащих в ПК натрий). 20. Водный баланс почв. Уравнение водного баланса Водный баланс = поступление + расход + передвижение влаги в почве. 15-30% поступающей влаги задерживается кронами деревьев и травами. Основная часть расходуется на: · транспирацию (испарение воды с растений), · испарение с почвы, · десукцию (поглощение воды корнями), · поверхностное испарение, · сток (поверхностный, внутрипочвенный, грунтовый) Испарение Е –этоповерхностное испарение + транспирация. Баланс : P=F1+F2+F3+E+D, где P-годовое количество осадков, F1-поверхностнй сток, F2-внутрипочвенный сток, F3-грунтовый сток, E-годовая величина испаряемости, D-десукция. Годовое количество осадков зависит от физико-географических условий территории. (B1 + P) – (E + F1,2,3 + D)=B2, B1B2и B1 -некий запас влаги почвы. 39.Главные генетические горизонты, профиль почвы 1. Гумусово-аккумулятивный А1. Накапливается гумус. Всегда темнее нижележащего. Цвет от чёрного до белёсовато-серого. Первым образуется на породе. Сюда поступает максимальное количество наземных и корневых растительных остатков. А0. Грубогумусовый горизонт. Слой слабо- или неразложившейся органики (лесная подстилка, степной войлок, моховый очёс – на болотах). Образуется на некоторых целинных почвах, на поверхности. 2. Горизонт Вm – метаморфический горизонт или горизонт внутрипочвенного выветривания. Формируется в средней, безгумусовой или малогумусовой части профиля лишь в определённые гидро-термических условиях (длительный период положительных температур, непромерзающие зимой почвы, породы богатые алюмосиликатами и силикатами, микроорганизмы работают почти без периода покоя, влажные и зима и лето). Пр.: Кал-ая обл. Характерен для бурых лесных почв. Минералы, находящиеся в почве, продолжают разлагаться. Горизонт оглинивается. 3. В. Иллювиальный горизонт – горизонт вмывания. Формируется в средней и нижней части профиля за счёт вмывания в него из верхней части профиля относительно подвижных продуктов почвообразования, которые перемещаются в виде истинных, коллоидных, суспензионных растворах и выпадают в осадок по мере испарения растворов и изменения физико-химической и термодинамической обстановок. Всегда более тяжёлый, плотный горизонт, чем верхние. Цвет обычно более светлый, чем верхние. Серо-жёлто-охристый. Часто выделяются подгоризонты (т.к. вмываются различные элементы): В1, В2 (если не известно, что за элементы); Вса, Вfe, Bi (илистый, более тяжёлый, плотный), Bh – органо-аллюминиевые. 4. А2. Элювиальный – горизонт вымывания. В подзолитсых почвах. Формируется над иллювиальным за счёт вымывания различных подвижных продуктов (гумус, соединения железа, глинистые частицы, коллоиды и т.д.) почвообразования. Здесь накапливаются остаточные, самые устойчивые труднорастворимые минералы, среди которых наиболее обычен кварц и аморфный кремнезём. За счёт этого имеет белую окраску и лёгкий гран. состав. 5. G – глеевый горизонт. Образуется при постоянном или временном переувлажнении в пределах почвенной толщи, то есть при плохой аэрации, или при близком залегании грунтовых вод. Характерна голубовато-сера окраска. Дурно пахнет. Все элементы находятся в восстановленном состоянии. Формируется в нижних слоях почвы. Отмечается наличие водоупора. В переувлажнённых почвах железо находится в состоянии +2, не даёт цвета, а там, где есть воздух - +3 – даёт красноватый цвет. 6. С – материнская порода – не затронутая почвообразованием. 7. D – подстилающая порода. Если материнская порода уже совсем тонкая. Сочетание горизонтов, их морфологические особенности, их последовательность создают определённый тип генетического профиля почв. Достоверно определить генетическую принадлежность почв можно только с помощью генетического сопряжённого изучения морфологического профиля, микроскопического исследования минералов, химического анализа элементов, рН, состава гумуса, анализа коллоидной фракции. 18. Типы водного режима почв Водный режим - особенности передвижения воды в почве. Водным режимом также называют совокупность всех явлений поступления воды в почву, ее передвижения в ней и расходования. Основным критерием для выделения типов водного режима является значение коэффициента увлажнения Ky = P/En,P-годовое количество осадков, En- испаряемость-количество влаги в мм, которое может испариться с поверхности почвы или воды при данных климатических условиях. Ky >1, еслиP>En и Ky <1, если P<En. Еще существует коэффициент сухости Kс = En / P. От величины Ky зависит тип водного режима. Также играет роль дренаж почв и уровень грунтовых вод. Водные режимы автоморфных почв (получающих только влагу из атмосферы): 1. Промывнойтип водного режима (К > 1), хороший дренаж - избыток атмосферной влаги просачивается через всю почву и пополняет грунтовые воды. Промывной тип водного режима характерен для почв тайги, субтропических и тропических лесов. 2. Водозастойный тип водного режима (К > 1), плохой дренаж (плоский рельеф, тяжелый гранулометрический состав почв, наличие водоупора) – избыток атмосферной влаги застаивается в почвах, в них формируется постоянная или временная верховодка. Водозастойный тип водного режима характерен для тундровых и болотных таежных почв. 3. Непромывнойтип водного режима (К < 1) – есть постоянно сухой слой между горизонтом промачивания и уровнем залегания грунтовых вод – “мертвый горизонт”, когда вся влага осадков тратится на испарение и десукцию. Непромывной тип водного режима характерен для большинства почв степей, полупустынь и пустынь. При непромывном водном режиме продукты почвообразования не выносятся за пределы почвы, а лишь перемещаются на какую-то глубину в ее толщу. Водный режим гидроморфных почв – в таких почвах влага поступает не только с атмосферными осадками, но и при поднятии от уровня грунтовых вод. Гидроморфные почвы характерны для низменных слабодренированных равнин или для местных понижений рельефа. Гидроморфные почвы характеризуются своими водными режимами: 1. Водозастойный тип водного режима (К > 1), плохой дренаж - влага атмосферных осадков идет на пополнение грунтовых вод, уровень которых начинает приближаться к поверхности, почвы сильно переувлажняются. Водозастойный режим имеют почвы низинных болот, которым свойственно грунтовое питание. Выпотнойтип водного режима (К < 1) – влага по капиллярам поднимается от грунтовых вод к поверхности, где испаряется и расходуется на десукцию (поглощается корнями растений). При выпотном режиме соли, растворенные в грунтовых водах, при испарении и десукции остаются на поверхности почвы. Часто образуются поверхностные солончаки. Выпотной режим характерен для гидроморфных почв степей, полупустынь и пустынь. А при десуктивно-выпотном поднимающаяся грунтовая влага почти целиком перехватывается корнями растений и образуется глубинный солончак. 31. 32.Природа поглотительной способности почв и её виды Благодаря тому, что коллоиды приобретают новые свойства, почва способна осуществлять поглощение из почв раствора молекул и ионов. Эти молекулы и ионы м.б. вновь обменены на другие, находиться в почвенном растворе, соприкасаться с почвой. Т.е. почва проявляет поглотительную и обменную способность. Поглотительная способность – это свойство почвы задерживать, поглощать твёрдые, жидкие и газообразные вещества, находящиеся с ней в соприкосновении. Виды поглотительной способности (в зависимости от причин, обусловивших её): 1. Физическая поглотительная способность (в основе физическая адсорбция) - обусловлена молекулярным притяжением между твердой фазой почвы и веществами, находящимися в воде. Осуществляется за счет сил молекулярного притяжения, которое действует на разделе твердой и жидкой фазы. 2. Физико-химическая поглотительная способность – способность почвы обменивать некотрую часть катионов и анионов, находящихся на поверхности коллоидных частиц на эквивалетное число катионов и анионов почвенного раствора. Этот эффект (эффект адсорбции) связан с наличием на поверхности коллоидных частиц положительного или отрицательного заряда, появление которого обусловлено нескомпенсированностью зарядов ионов кристаллической решетки. Осуществляется за счет электро-статических сил. Почвы, поглощённый комплекс которых представлен катионами металлов, называются насыщенными, они плодородны. Те, которые содержат в поглощённом комплексе ионы водорода, называются ненасыщенными, они кислые и неплодородные. 3. Механическая поглотительная способность. Почва - пористое тело, в порах задерживает частицы пористого раствора, диаметр которых больше размеров капилляров. Эта способность обеспечивает чистоту ключевых грунтовых вод. 4. Химическая поглотительная способность. Связана с образованием труднорастворимых или нерастворимых химических соединений в процессе обменных реакций, происходящих в почвенном растворе. 5. Биологическая поглотительная способность - обусловлена присутствием в почве множества живых организмов, которые при жизни накапливают химические элементы. После гибели, а также в процессе жизнедеятельности эти химические элементы накапливаются в почве. 37.Иерархия почвенных процессов (микро- и макропроцессы) Почвообразование – процесс, состоящий из субпроцессов различной степени сложности: · Микропроцессы – элементы почвообразования (наиболее простые явления химической и физической природы, которые сами по себе не имеют почвенной специфики, то есть могут проходить и в другой косной среде). Пример: растворение газов в почвенном растворе и выделение газов в атмосферу; · Сочетание взаимосвязанных микропроцессов – элементарные почвенные процессы, которые формируют те или иные явления, которые запечатлеваются. Пример: группа процессов, в которых ведущую роль играют превращение органического вещества. · Совокупность элементарных процессов, которые приводят к обособлению генетических горизонтов почвы – горизонтообразующие или частные процессы. Пример: лессиваж – вмывание вниз по профилю илистой фракции без изменения структуры минералов, то есть механическая миграция (в бурых лесных почвых). Кислотный гидролиз минералов и вынос продуктов разрушения в растворах вниз по профилю (формируется подзолистый горизонт в подзолистых почвах). · Общий или сложный процесс почвообразования – совокупность процессов, приводящих к формированию определённого профиля почв. Пр.: болотный процесс, подзолистый процесс. В зависимости от конкретного сочетания факторов почвообразования, а также изменения этих факторов во времени, формируется то или иное направление почвообразования. 34.Место почв в биосфере, их роль. Биокосная природа почв. Экологическое плодородие Почва – естественноисторическое тело, дневные или близкие к ним горизонты горных пород, которые изменились под воздействием почвообразующих факторов: рельефа, климата, растений, животных, времени и человеческой деятельности (В.В. Докучаев). Почва образуется на земной поверхности в той части биосферы, где соприкасаются и проникают друг в друга атмосфера, гидросфера и литосфера под воздействием живых организмов. Во многих отношениях почва является средоточением всех основных протекающих в биосфере процессов, которые связаны с жизнедеятельностью живых организмов. В Биосфере Вернадский описал тела 2х типов: 1. Биологические или живые. 2. Косные (горные породы). Как писал В.И. Вернадский, отличает живое вещество от неживого то, что в минералах лучистая энергия Солнца находится в потенциальном состоянии, а в живом веществе, она в значительной мере свободная, производящая работу. Однако почву он отнёс к особой категории – биокосное тело. Позволило ему это сделать наличие быстрых циклов биокруговорота веществ, активность живого вещества, его исключительная роль в перегруппировке атомов, а также высокая плотность живого вещества в почвах. Почва дифференцирована на горизонты и отражает в себе: в своих свойствах и строении - особенности ландшафта, в котором она находится. Почва - ядро ландшафта, та часть, которая осуществляет связь между живым и неживым. Почва - наиболее богата энергией в л-те. Почва – биокосная, открытая, динамическая система; Открытая т.к. в почву постоянно поступают вещества из атмосферы, воды, живых организмов и они же из почвы отчуждаются =>система находится в динамике. Главное свойство почвы – Плодородие- способность почвы обеспечивать организмам все этапы роста и развития, элементами минерального питания, влагой, воздухом и теплом. Причина плодородия почв кроется в биокосной природе почв и высокой энергетической активности. На нашей планете плодородных почв мало, в Суббореальных поясах - чернозёмы луговых степей, прерий. Во влажных областях - повышенная кислотность и пониженное содержание элементов минерального питания. В высоких широтах бореального климата почвам не хватает тепла. В Аридных - недостаток влаги, высокая щелочность, избыток солей. Эффективное плодородие достигается путем различных мелиораций: физических, водных, химических. 26.Физико-механические свойства почвы Твердость почв [кг/см²] – сопротивление, кот-ое оказывает почва проникновению в нее под давлением стержней или клиньев, называемых плунжерами. Обратный коэффициент корреляции хар-ет связь между твердостью почвы и ее влажностью. Твердость в разных по грансоставу почвах меняется от 5–7 до 45 кг/см². Сущ-ет тесная связь м/у твердостью и удельным сопротивлением (сила тяги, отнесенная к единице поперечного сечения пласта почвы при вспашки),к-ое зависит от мех. состава, структурного состояния, от влажности. Связность – способность сопротивляться внешнему усилию, направленному к разъединению частиц раздавливанием или сдвигом. Связность варьирует в очень больших пределах и зависит от грансостава, содержания гумуса и состояния влажности. Пластичность - это способность почвы во влажном сост-ии склеиваться, лепиться и сохранять полученную форму. Зависит от грансостава; уменьшается от глинистых почв к суглинистым и супесчаным, песчаные почвы не пластичны. Измеряется условным числом – числом пластичности. При добавлении воды к сухой почве, она начинает склеиваться; минимальное кол-во воды, необходимое для начала склеивания, называется нижним пределом пластичности или границей склеивания. Разница между ниж. и верх. пределами пластичности наз-ся коэффициентом пластичности. Липкость – обусловлена наличием илистых частиц и воды. Проявляется при определенной степени влажности. Достигает максимума и уменьшается при переувлажнении. Измеряется силой, необходимой для отрыва от пов-ти почвы металлической пластины площадью 1 см². Усадка–уменьш-ие V почвы при высыхании. Зависит от грансостава, минералогического состава ила, степени гидрофильности коллоидов и первоначального содержания воды. Выражается в процентах к начальному объему влажной почвы. Набухание почвы – это увеличение объема почвы при увлажнении. Выражается в процентах к начальному объему сухой почвы. Зависит от грансостава, состава глинистых минералов, состава поглощенных оснований. Наибольшему набуханию подвержены глинистые почвы. 35.Процессы гумификации Гумификация– совокупность биохимических и физико-химических процессов, в результате которых органические вещества индивидуальной природы превращаются в специфические гумусовые вещества. Под воздействием различных групп организмов и растительных остатков разрушаются связи между тканями, происходит частичная минерализация, в результате чего уменьшается объём органики, остатки приобретают бурый и более тёмный цвет, превращаются в аморфную массу, неотделимую механическим путём от минеральной части почвы. Этот процесс гумификации требует: Увлажнения не меньше 60% от поной влагоёмкости; Температуру 28-35°С; Присутствия дождевых червей и других микроорганизмов. Скорость гумификации зависит от влажности, температуры, численности населения почвы. Географические особенности: накопление и состав гумуса в значительное мере зависит от географических условий, т.к. от них зависит соотношение Т и влажности, численность микроорганизмов, количество ежегодного опада. Оптимальные условия для формирования гумуса: влажность 50-60%, Е=25-28С, наличие периодов спада активности в работе микроорганизмов, вызванные каким-либо понижением Т, засухой. Наиболее богатыми гумусом почвами, с мах выраженным гумусовым горизонтом, являются почвы степей, прерий. От степных почв %-ное содержание гумуса убывает, к югу > чем к северу. Изменятся так же соотношение фракций гумуса. Количество гуминовых кислот убывает также к северу и к югу. 40.Факторы почвообразования, влияющие на гумусообразование Количество гумуса в почве зависит от соотношения процессов гумификации/минерализации, а также от: · Деятельности микроорганизмов. Чем больше в почве белков и углеводов, тем больше микробное население и тем быстрее идут процессы разложения органики. Разнообразие и активность микроорганизмов возрастает от северных подзолов к дерново-подзолистым почвам, чернозёмам, каштановым почвам. Пр.: высокое содержание гумуса в чернозёмных почвах объясняется умеренным количеством микробов: 55-60 тыс. микробов на грамм гумуса – их не очень много и они не очень активны. · Гидротермических условий. При 0°С – слабое разложение, 35 – нормальное разложение, более 35 – ослабление. Высокую роль играет влажность. Наиболее высокая скорость гумификации при t=25-30°С и влажности: 60-80% от полной влагоёмкости. При возрастающем значении температуры и влажности или одновременном их уменьшении энергия разложения органических веществ падает. · Кислород. При нехватке кислорода происходят восстановительные процессы или процессы гниения, тогда скорость гумификации падает и органика находится в полуразложившемся состоянии. Закреплению гумуса в почвах способствует определённый состав минеральной части почв. Наличие в почвах карбонатов кальция и магния способствует закреплению в почвах в малоподвижных формах гуматов кальция и магния. Поэтому наиболее прогумифисированной почвой является та, которая развивается при умеренном гидротермическом режиме с чередованием периодов активной микробиологической деятельности с периодами ослабления её в силу снижения температур или засухи. К северу и к югу зоны чернозёмов содержание гумуса уменьшается. Причём к югу сильнее. 38.Процесс почвообразования Почвообразование– очень сложный процесс, который представляет собой совокупность явлений в верхнем слое земной коры, происходящие под воздействием растений, животных, микроорганизмов, температуры, воды и воздуха. Сущность: 2 комплекса биохимических, химических, физико-химических процессов, первый из которых – это поглощение живыми организмами минеральных элементов из окружающей среды, второй – выделение живыми организмами в процессе жизни органических и минеральных соединений, воздействующих на эту среду. Процесс почвообразования: почвообразование имеет цикличность, то есть все вещества и факторы испытывают ритмические изменения. Например, вещества многократно переходят из одной фазы в другую (растворение, выпадение в осадок). Но: при переходе одной фазы в другую в силу незамкнутости природных циклов вещества удаляются из сферы данной почвы (уходят газы, коллоиды, вымываются осадки), кроме того, в силу незамкнутости циклов многие вещества привносятся в систему почвой (атмосферная влага, сухие выпадения солей, микроорганизмы добавляют азот). Таким образом, за длительный период существования почвы в результате необратимых процессов формируются почвенные генетические горизонты, каждый из которых имеет определённые свойства и химический состав. Они отличаются по цвету, по гранулометрическому составу и т.д. По мере усложнения почвенного профиля усложняется и сам процесс почвообразования, так как вместо однородной среды он уже проходит в разнородных средах с различными окислительно-восстановительными условиями, в различных гранулометрических составах, с различными гидрологическими режимами. Развитие почвенных горизонтов – это следствие процессов почвообразования, но это и есть причина дальнейшего поступательного направленного процесса почвообразования в сторону всё большего усложнения. Пример: в К-ой обл. кислые подзолистые почвы на северо-востоке наступают на бурозёмы на юго-западе. 30.Структура почвы, факторы структурообразования Способность почвы распадаться на агрегаты наз. структурностью, а совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава наз. почвенной структурой. Качественная оценка структуры определяется ее размером, пористостью, механической прочностью и водопрочностью. Наиболее агрономически ценны макроагрегаты размером 0,25-10 мм, обладающие высокой пористостью (%), механической прочностью. Структурной считается почва, содержащая более 55 % водопрочных агрегатов размером 0,25-10 мм. Устойчивость структуры к механическому воздействию и способность не разрушаться при увлажнении определяют сохранение почвой благоприятного сложения при многократных обработках и увлажнении. Агрономическое значение структуры заключается в том, что она оказывает положительное влияние на: физич. св-ва - пористость, плотность сложения; водный, воздуш., тепловой, окислительно-восстановит, микробиологический и питат. режимы; физико-механич. св-ва - связность, удельное сопротивление про обработке, коркообразование; противоэрозионную устойчивость почв. На почвах одного типа, одной генетической разности и в сходных агротехнических условиях структурная почва всегда хар-ся более благоприятными для с/х культур показателями, нежели бесструктурнная или малоструктурная. Образование. В формировании макроструктуры почвы различать 2 процесса: механическое разделение почвы на агрегаты и образование прочных, не размываемых в воде отдельностей. Они протекают под воздействием физико-механ., физико-хим., хим. и биологич. факторов структурообразования. Физико-механ. факторы обусловливают процесс крошения почвенной массы под влиянием изменяющегося давления или механич. воздействия. К действию этих факторов может быть отнесено разделение почвы на комки в рез-те изменения при переменном высушивании и увлажнении, замерзан. и оттаивании воды в ней. Большое влияние на формирование почвенной структуры оказывает обработка почвы с/х орудиями. Важная роль в структурообразовании принадлежит физико-хим. факторам - коагуляции и цементирующему воздействию почвенных коллоидов. Водопрочность приобретается в рез-те скрепления механических элементов и микроагрегатов коллоидными вещ-вами. Но чтобы отдельности, скрепленные коллоидами, не расплывались от действия воды, коллоиды должны быть необратимо скоагулированы. Такими коагуляторами в почвах являются двух- и трехвалентные катионы Са, Мg, Fе, Аl. Определенное склеивающее и цементирующее воздействие на почвенные комочки могут оказывать хим. факторы - образование различн. труднорастворимых хим. соединений, кот при пропитывании агрегатов почвы цементируют их’, а также могут агрегатировать и раздельно-частичные механич. элементы. Основная роль в структурообразовании принадлежит биологич. факторам, т. е. растительности, организмам. растит. механич. уплотняет почву и разделяет ее на комки, самое главное, участвует в образовании гумуса. Деятельность червей в оструктуривании давно известна. Частички почвы, проходя через кишечный тракт червей, уплотняются и выбрасываются в виде небольших комочков – капролитов - высокая водопрочность. 3. Динамика почвообразования Динамика почвообразования выражается в необратимых изменениях почвенных свойств. Участие географических факторов в динамике почвообразования – это передача почвам тех механизмов функционирования, которые свойственны самим факторам почвообразования. Горные породы как фактор почвообразования в основном инертны. Но существует ряд локальных явлений в природе, которые вызывают изменения горных пород, отражающиеся на динамике почвообразования. Пр: при захоронении почв под новыми аллювиальными, эоловыми или вулканическими наносами. Также на динамику почвообразования влияют процессы сноса материала с поверхности почв. В нормально развитых почвах одна и та же масса породы участвует в процессе жизни почвы практически на всем ее протяжении. Это говорит об очень медленных циклах обновления минеральной основы геологического фактора в динамике почвообразования. Биологический фактор очень изменчив и с ним связаны многие механизмы функционирования почв. Между живыми организмами и средой постоянно идет обмен веществ. Периоды существования живых организмов относительно коротки, т.е. за время развития почвы в ней сменяются многочисленные поколения растений и животных. Важным является биологический круговорот вещества. Климатический фактор - многие процессы в почве связаны с цикличность влаго-, воздухо- и теплообмена между атмосферой и почвой, с передвижением тепла, влаги и воздуха в почвенной толще. Круговорот атмосферной влаги: поступающая в почву с осадками влага P расходуется на испарение E, десукцию D, поверхностный сток F₁, внутрипочвенный сток F₂, грунтовый сток F₃. Водный баланс P = E + D + F₁ + F₂ + F₃. В зависимости от коэффициента увлажнения, характера дренированности и уровня грунтовых вод в почвах формируются различные типы водного режима . На скорость воздухообмена между почвой и атмосферой влияют изменение влажности и температуры почвы, сила ветра, рост и падение барометрического давления. Еще одной производной климатических характеристик является тепловой (температурный) режим почв. Всю совокупность процессов и механизмов почвообразования, так или иначе отражающих динамику факторов географической среды, можно разделить на четыре группы: · Обмен веществом и энергией между почвой и другими природными телами. Пр: многосторонний обмен газами и тепловой энергией в системе атмосфера – почва – грунт – растение; · Превращения веществ и энергии в почве. Пр: реакции разложения органических соединений, входящих в состав растительных и животных остатков; · Изменения физического состояния веществ в почве. Пр: фазовые переходы воды (испарение и конденсация, замерзание и таяние) и солей (растворение и кристаллизация); · Передвижение веществ и энергии в почве. Пр: передвижение жидкой влаги и растворенных в ней веществ под влиянием силы тяжести, капиллярных, сорбционных и осмотических сил. Все вышеперечисленные процессы называются почвенными микропроцессами, или элементами почвообразования. Они являются самыми мелкими единицами в четырехуровневой иерархии почвенных процессов. Третий уровень занимают элементарные почвообразовательные макропроцессы, второй – частные почвообразовательные макропроцессы, первый – общий почвообразовательный макропроцесс. 36.Происхождение и состав гумуса, его роль Гумификация – совокупность биох-х и физико-хим-х процессов, в рез-те которых орг. в-ва индивидуальной природы превращаются в специфические гумусовые в-ва. Схема гумификации (по М. М. Кононовой) выглядит так:   Конденсация Поликонденсация (формируется вещество с очень крупной молекулой) Гумус – система высокомолекулярных азотсодержащих орг-их соединений циклического строения кислотной природы. Гумус не имеет пост. состава, поэтому это гетерогенная система полимеров различной степени конденсации с варьирующими свойствами. Варьирует всё: химический состав, молекулярная масса, кол-во групп в боковых цепях, степень растворимости, оптические характеристики. Гумус: 1. неспецифические орг-ие соединения индивидуальной природы, встречающиеся не только в почвах; 2. специфические для почв комплексы органических соединений сложного строения – гумусовые вещества: · Первая группа гумусовых кислот · Вторая группа гумусовых кислот. Первая группа: гуминовые кислоты – всего 2. Кислоты тёмного цвета; в структуре преобладает ядро, в состав которого входят разнообразные ароматические и гетероциклические кольца, но также выделяются боковые цепи (углеводные, аминокислотные группы) и периферические функциональные группы (СООН, ОН, ОСН₃); из почвы могут быть удалены щёлочными реакциями и коагулируют к кислой среде. Слабоагрессивны. Вторая группа: фульвокислоты– всего 2. Жёлтоокрашенные жёлтые кислоты – агрессивные, активно участвуют в разрушении перв-ых и втор-ых минералов; ядро выражено слабее; преобладают боковые цепи; ёмкость поглощения катионов выше; извлечь можно водной выдержкой.Фульвокислоты по сравнению с гуминовыми кислотами содержат меньший % С и N и более высокий – Н₂ и О₂. В стр-ре фульвокислот, подобно гуминовым, присутствуют ароматич-ие и алифатические группы, но ядерная часть их выражена менее ярко, преобл-ют боковые цепи. Гумин–нерастворимая часть гумусовых в-в, которая представляет собой смесь гуминовых и фульвокислот, связанных с минеральной частью почв. Роль: · Способствуют процессам внутрипочв-ого выветривания и переходу элементов, входящих в состав минералов, в более подвижные формы; · Улучшают физ. свойства почв (рыхлость, водо- и воздухопроницаемость); · Служат ист-ом элементов питания (N, P, S) для высших и низших растений; · Служат источн-ами углек-ты в почвенном воздухе и в приземных частях атмосферы; · Стимулируют рост растений. 27.Морфологические признаки почв На описании морфологии почв основана их полевая диагностика. Помимо расчленения на генетические горизонты, мощности почв, различают следующие морфологические признаки: Цвет. Один из самых заметных признаков. Его используют для присвоения почвам различных названий (например, чернозем, бурозем, серозем, краснозем, желтозем). Цвет почвы изменяется по горизонтам. Обусловлен присутствием красящих веществ (гумус предает темные тона – обычно серые; гидроксиды марганца – черный или темно-коричневый; в зависимости от содержания воды гидроксиды железа – от лимонно-желтого до охристого и кирпично-красного; углекислые соли (кальцит, доломит) – белесый, светло-палевый цвет; гипс, кварц, каолинит, легкорастворимые соли – белый цвет). Окраска того или иного горизонта может быть однородной или пестрой, обусловленной сочетанием прослоев пятен, прожилок различных цветов. Свидетельствует о дифференциации в почвенной массе различных вещ-в. Сложение – это внешнее проявление характера порозности почв. Может быть слитным (при отсутствии видимых пор), мелко- и крупнопористым, ячеистым, ноздреватым, трещиноватым, слоеватым, губчатым и т.д. По характеру сложения можно судить о происходящих в почвах процессах (трещиноватость проявляется при резком изменении объема из-за переменного увлажнения/высушивания в глинистых почвах). Структура – характерный генетический и агрономический признак. Структурность почв – это способность почвенной массы естественно распадаться на отдельности и агрегаты различной формы и величины. С.А. Захаров выделил роды и типы структуры: кубовидная (глыбистая, комковатая, ореховатая, зернистая), призмовидная (столбчатая, призматическая), плитовидная (плитчатая, чешуйчатая). Различным почвам и генетическим горизонтам свойственна своя структура (для элювиальных горизонтов – плитчатая, чешуйчатая; для иллювиальных – глыбистая, ореховатая, столбчатая, призматическая; для гумусовых горизонтов – зернистая, комковатая). Новообразования – это макроскопически видимые скопления в пустотах почвы различных вещ-в вторичного происхождения, выпавшие в осадок из почвенных растворов и генетически связанные с почвой. К ним относятся выцветы/налеты, корочки, примазки, потеки, прожилки, конкреции различных соединений (водорастворимых солей, карбонатов кальция, гипса, соединений железа марганца, кремнекислоты, гумусовых вещ-в). По хар-ру новообразований можно судить о химсоставе веществ иллювиальных горизонтов, о процессах в почвах. Включения – в отличии от новообразований генетически не связанны с почвой, а явл-ся инородными телами. К ним относятся раковины, кости животных, валуны и галька, остатки золы и углей. Включение антропогенных включений (керамика, стекло, кости, кирпичи) говорит о молодости выше лежащих горизонтов. 13. Формы воды в почве Влага в почве может находиться в твердом, газообразном и жидком состоянии. Кристаллизационная влага прочно связана в кристаллических решетках минералов и входит в твердую фазу почвы. Твердая влага — лед — появляется в верхних горизонтах промерзающих почв и постоянно есть в нижних горизонтах почв с вечной мерзлотой. Парообразная влага присутствует в почвенном воздухе в форме водяного пара, наиболее подвижна, движется в порах и пустотах от мест с большей упругостью пара к местам с меньшей его упругостью. Может обмениваться с парообразной влагой атмосферы. Жидкая влага может быть связанной и свободной влагой. Связанная влага удерживается на поверхности твердых частиц силами молекулярного притяжения. Она делится на прочносвязанную и рыхлосвязанную влагу. Прочносвязанная (гигроскопическая) влага – форма воды, входящая в сорбционную влагу, образуется когда парообразная влага притягивается к частицам почвы и удерживается возле них сорбционными силами. Гигроскопическая влага имеет повышенную плотность 1,1-1,7 и меньшую теплоемкость 0,5, не проводит электрический ток. Эта влага удерживается так прочно в почве, что для ее удаления нужно 5-6 часов нагревать почву до 105°. Максимальная гигроскопичность – количество влаги, которое почва может поглотить из воздуха, почти насыщенного водяным паром. Максимальная адсорбционная влагоемкость – наибольшее количество прочносвязанной воды, которое удержат сорбционные силы. Рыхлосвязанная (пленочная) влага – вода, удерживаемая силами молекулярного притяжения сверх величины max гигроскопичности. Эта вода двигается от частицы к частице и сорбируется при соприкосновении частиц почвы с жидкой влагой, а не с парообразной водой. С ней связана max молекулярная влагоемкость – наибольшее количество воды, которое удерживается силами молекулярного притяжения. Свободная вода – вода, не подверженная влиянию сорбционных сил, т.е. она не ориентирована около почвенных частиц. Есть капиллярная и гравитационная формы. Капиллярная вода удерживается капиллярами почы – менисковыми силами. С ней связана полевая влагоемкость – наибольшее количество подвешенной влаги, остающейся в верхних горизонтах почв после их смачивания сверху. Существует подвешенная, пленочно – подвешенная и подпертая влага. Подвешенная влага - отсутствие гидростатической связи с постоянными или временными водоносными горизонтами. Она образуется при увлажнении почвы сверху. Пленочно-подвешенная – почва смачивается сверху. Подпертая влага - источником увлажнения являются грунтовые воды. Гравитационная вода - двигается по профилю почвы под действием силы тяжести. Делится на 2 вида: просачивающаяся и влага водоносных горизонтов (грунтовые и почвенные воды). Малодоступна растениям из-за большой подвижности.