Какое вещество содержится в почве
Знать, из чего состоит почва, может быть полезным. Имея представление о том, что входит в состав грунта на садовом участке, любой дачник легко разберется, что будет хорошо расти на этой земле и как сделать ее более плодородной и питательной.
Из каких твердых фаз состоит?
В любом грунте можно выделить 4 фазы: твердую, жидкую, газовую и живую. Эта схема типична для каждого вида грунта. В твердой фазе содержится различное количество первичных и вторичных минералов, а также растительных и животных органических веществ и продуктов, возникающих по причине их взаимного действия. Твердая фаза является малодинамичной, образуя своего рода каркас, на котором размещаются остальные фазы.
Для этой фазы характерно наличие своего минералогического и химического состава, морфологических признаков.
Минеральная основа
Рыхлая порода имеет свойства, наличие или отсутствие которых связано с размером и соотношением частиц, ее составляющих. Механический состав породы – это процентное соотношение неорганических механических элементов, под которыми, в свою очередь, принято понимать частицы примерно равного размера. То, каким является механический состав грунта, оказывает значительное влияние на присущие почве свойства – с точки зрения механики, химии, биологии.
Кроме того, от механического зависит состав минеральный. У камней, гальки, хряща отличная водопропускная способность, образование же их происходит в результате распада горной породы на обломки. Первичные минералы образуют не только камни, но и песок, но он, хотя и имеет отличную водопропускную способность, удержать ее может слабо. Из-за этого песчаные виды земель обеспечены хорошей аэрацией.
Чем меньше частицы песка, тем слабее впитывается жидкость, а показатель влагоемкости, наоборот, растет.
В пыли содержатся вторичные минералы в большом количестве. От воды они разбухают, тогда почва становится пластичной и липкой. Илистый грунт также «наполнен» вторичными минералами, но уже глинистыми. При попадании в них жидкости они разбухают, и вода, и воздух сквозь такую почву не проходят. У илистых частиц есть особенные свойства, называемые коллоидными: они положительно или отрицательно заряжены, могут проводить обменные реакции, сворачиваться под воздействием соли. Чем меньше такие частицы, тем скорее из них выветриваются вторичные минералы – алюмосиликаты, гидроокиси железа и алюминия, углекислые соли.
Чтобы узнать, какие механические фракции входят в состав почвы, используют ряд следующих способов. Например, анализ с помощью сита подойдет, чтобы отделить частицы размером больше 1 мм от остальных. Первые участвуют в почвообразовательном процессе, образуя «скелет» почвы. Частицы мельче 1 мм называются «мелкозем». Чтобы их отделить, применяют метод Н. А. Качинского, называемый «метод пипетки». Принцип этого метода – различная скорость, с которой в воде падают частички, имеющий разный размер. Частицы покрупнее падают более быстро, помельче – медленно.
Механический состав необыкновенно важен, ведь, по сути, от него и зависит, насколько плодородной будет почва. «Механика» почвы делится на ряд главных компонентов – фракций:
- каменную, куда входят частицы размером более 3 мм;
- гравийную – это частицы от 1 до 3 мм;
- песочную – от 0,05 мм до 1 мм;
- пылевую – от 0,001 до 0,05 мм;
- еще более мелкие – илистая и коллоидная.
Совокупность механических элементов, размер которых больше 0,01 мм, называется физический песок, а меньше – физическая глина. Определение механического состава грунта происходит через соотношение этих двух понятий.
В соответствии с механическим составом почва бывает легкой или тяжелой. В первой больше крупных механических частиц, а глины, наоборот, немного. Водопропускная способность у них высокая, а вот задерживается вода в таких почвах плохо. Легкая почва является малоплодородной, гумуса в ней мало. Обработка такой земли происходит легко, с наступлением теплого времени года она быстро прогревается, по осени быстро остывает. Тяжелая почва значительно плодороднее, но при этом она вязкая, плотная, обрабатывать ее непросто. Если в грунте примерно поровну глины и песка (физических), то его называют суглинистым или средним. Большинство растений, овощей и фруктов хорошо произрастают именно на такой земле.
Механический состав почвы – не неизменная величина, его можно улучшить посредством внесения органических удобрений (перегноя, навоза, мочевины) или высаживания сидератов – растений, называемых еще «зеленым удобрением». В большинстве случаев это виды бобовых культур – фасоль, горох, а также клевер, люпин. Если почва тяжелая, она требует более частого разрыхления.
Органическая
К этой части почвы относят всю органику, присутствующую в профиле. Неважно, свободное у нее состояние или она является частью органо-минерального соединения. Исключение – вещества в составе живого организма, они являются частью почвенной биоты. Вещества в составе органической части можно разделить на 2 типа:
- органические остатки;
- гумус.
Первая группа – это частицы тканей живых организмов – деревьев, опавших листьев, насекомых, животных. Они могут как сохранить первоначальный вид, так и частично его утратить. Разумеется, все они с разным химическим составом. Что касается гумуса, то в него обязательно входят почвенно-органические вещества, кроме живых организмов в любом из видов, если строение их тканей не утрачено. Существует научное разделение гумусовых веществ на два вида – неспецифические и непосредственно гумусовые. Основная часть органики в почве – это так называемые гумифицированные оргвещества.
По-другому их называют перегнойными. Многие почвоведы считают их самой ценной частью почвы, т. к. они аккумулируют солнечную энергию.
Жидкая часть почвы
К жидкой фазе почвы относится вода, размещающаяся в пространстве пор, а также попадающая в грунт как из атмосферы (дождь, снег), так и из грунтовых вод. Жидкую фазу не называют водой. Из-за того что в ней содержится большое количество растворенных органических и минеральных веществ, ей дано название «почвенный раствор». Именно благодаря этому раствору растения и питаются. Это динамичная среда, период обновления составляет одни сутки. У почвенного раствора основная роль в обмене процессов, происходящих в грунте, – как вертикальных, так и горизонтальных.
Воздух
Газообразную фазу составляет воздух, который заполняет ту часть пор, которая не занята водой. Составные части почвенного воздуха не отличаются от атмосферного – это смесь таких газов, как кислород и углекислый газ. Но одно отличие все же имеется – по сравнению с неизменным процентным соотношением кислорода и углекислого газа в атмосферном воздухе, пропорции этих веществ в почвенном могут меняться, они нестабильны, но в большинстве случаев преобладает углекислый газ. Это происходит из-за того, что в процессе разложения органических веществ в грунте, корни растений дышат, то есть, потребляют кислород, выделяя углекислый газ.
Это означает, что в почве происходит выделение пузырьков. Чем более илистая почва, чем больше в ней мельчайших частиц, физической глины, тем хуже она пропускает воздух. Период обновления газовой фазы примерно равен аналогичному периоду жидкой.
Живая фаза и ее роль
Наконец, живую фазу составляют организмы, обитающие в почве. Это огромный перечень видов – от микроорганизмов и бактерий до грибов, насекомых и дождевых червей. Все они образуют почвенную биоту. О том, должны ли корни растений быть отнесены к почвенной биоте или все-таки нет, у почвоведов нет единого мнения. С одной стороны, они участвуют в почвообразовательном процессе, с другой – не являются в полной мере живыми.
Применительно к живой фазе употребляется такой термин как «микробное число почвы». Это числовое значение общего количества микроорганизмов, которые содержатся в одном грамме исследуемого типа грунта. Для этого проводят микробиологические исследования, выращивая колонии микроорганизмов в чашке Петри.
Влияние состава на растения
Для одного и того же растения разные типы почв могут быть как губительны, так и комфортны. Это связано с концентрацией определенных веществ в грунте и их влиянием на развитие растения. Например, некоторые культуры хорошо растут в землях, насыщенных такими металлами, как цинк, медь, никель, кобальт или марганец, соответственно, и силы для роста они берут у этих веществ. Тогда по химическому составу растений можно сделать вывод о том, какой состав имеет почва, каковы ее свойства.
На развитие растения влияет не только состав почвы, но и грунтовые воды, то, насколько глубоко они залегают. Благодаря травам и кустарникам можно найти в земле то или иное полезное ископаемое – о его наличии скажет развитие растения, его рост, типичность или атипичность внешнего вида и т. д.
Бывает, что одно и то же вещество, по-разному концентрируясь в почве, является и стимулятором роста, и ядом для растения. Это, например, бор. Если его в грунте немного, то для всех культур характерен гигантизм, но избыток этого элемента вызывает карликовость, излишнюю ветвистость, изменение формы куста, отсутствие цветения и, как следствие, смерть. Для почв, перенасыщенных медью, также характерно наличие атипично карликовых растений, кроме того, цветы меняют розовую окраску на синюю.
Избыток марганца и перманганата калия в грунте делает листья обесцвеченными из-за разрушения хлорофилла. На земле, перенасыщенной железом, наоборот, растут культуры с ярко-зелеными листьями, которые по осени резко желтеют. Небольшое содержание нефтепродуктов в земле побуждает растения к нетипичному росту – гигантизму. Но чем нефти в грунте больше, тем хуже это для всего живого. Стебли вздуваются, ткани на них отмирают, после чего стебель скручивается.
Как определить состав грунта на участке?
Понять, какая почва на дачном участке, не так уж и трудно. Для этого достаточно набрать небольшое количество земли (размером с кулак), намочить его и размять до консистенции теста. Теперь нужно попытаться раскатать ее в шар и максимально вытянуть наподобие шнура. Получившееся требуется свернуть кольцом. Не все эти действия удастся произвести. Далее делаем выводы:
- песчаный грунт не скатается ни в шар, ни в шнур;
- супесь можно скатать в шар, но вытянуть его нельзя;
- легкий суглинок хорошо вытягивается, но не сворачивается в кольцо. Средний суглинок в кольцо свернется, но оно будет растрескавшимся и надломанным, а тяжелый – просто растрескавшийся;
- глинистая почва свернется в гладкое кольцо без трещин.
Зная механический состав грунта, дачник может легко определить, какие и когда необходимо внести удобрения. Эта информация будет полезна и для посева семян, точнее – для глубины их закладки.
Источник
Почва. Минеральное вещество почвы. Органическое вещество почвы.Почва — это сложная система, состоящая из минерального и органического компонентов. Она служит субстратом для развития растений. Для успешного земледелия необходимо знать особенности и пути формирования почвы — это помогает повысить ее плодородие, т. е. имеет большое экономическое значение. В состав почвы входят четыре основных компонента:
Минеральное вещество почвыПочва состоит из минеральных компонентов разного размера: камней, щебня и «мелкозема». Последний принято подразделять в порядке укрупнения частиц на глину, ил и песок. Механический состав почвы определяется относительным содержанием в ней песка, ила и глины. Механический состав почвы сильно влияет на дренаж, содержание питательных веществ и температурный режим почвы, иными словами, структуру почвы с агрономической точки зрения. Средне- и мелкоструктурные почвы, такие как глины, суглинки и алевриты, обычно более пригодны для роста растений, так как содержат достаточно питательных веществ и способны лучше удерживать воду с растворенными в ней солями. Песчанистые почвы быстрее дренируются и теряют питательные вещества в результате выщелачивания, но их выгодно использовать для получения ранних урожаев; весной они быстрее, чем глинистые, просыхают и прогреваются. Присутствие камней, т. е. частиц диаметром более 2 мм, важно с точки зрения износа сельскохозяйственных орудий и влияния на дренаж. Обычно с увеличением содержания камней в почве уменьшается ее способность удерживать воду. Органическое вещество почвыОрганическое вещество, как правило, составляет лишь небольшую объемную долю почвы, однако оно очень важно, поскольку определяет многие ее свойства. Это главный источник таких элементов питания растений, как фосфор, азот и сера; оно способствует формированию почвенных агрегатов, т. е. мелкокомковатой структуры, особенно важной для тяжелых почв, поскольку в результате повышаются водопроницаемость и аэрация; оно служит пищей для микроорганизмов. Органическое вещество почвы подразделяют на детрит, или мертвое органическое вещество (MOB) и биоту. Гумус (перегной) — это органический материал, образующийся при неполном разложении MOB. Значительная часть его существует не в свободном виде, а связана с неорганическими молекулами, прежде всего с глинистыми частицами почвы. Вместе с ними гумус составляет так называемый поглощающий комплекс почвы, крайне важный почти для всех протекающих в ней физических, химических и биологических процессов, в частности для удерживания воды и питательных веществ. Среди почвенных организмов особое место занимают дождевые черви. Эти детритофаги вместе с MOB заглатывают большое количество минеральных частиц. Перемещаясь между разными слоями почвы, черви постоянно ее перемешивают. Кроме того, они оставляют ходы, облегчающие ее аэрацию и дренаж, улучшая тем самым ее структуру и связанные с ней свойства. Лучше всего дождевые черви чувствуют себя в нейтральной и слабокислой среде, редко встречаясь при рН ниже 4,5. – Также рекомендуем “Почвенный воздух. Биотические факторы. Экология сообществ – синэкология.” Оглавление темы “Почва. Популяционная экология.”: |
Источник
В состав почвы входят:
- твердая фаза;
- жидкая фаза, или почвенный раствор;
- газовая (газообразная) фаза, или почвенный воздух.
Почва — самостоятельное естественно-историческое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности Земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия. Почва — сложная саморегулирующаяся поликомпонентная биокосная единая система.
Газовая фаза является результатом взаимодействия атмосферного воздуха и газов, образующихся в почве. В его составе отмечается более высокое, по сравнению с атмосферным воздухом, содержание углекислого газа — 0,3-1%, иногда до 2-3% и более и меньшее содержание кислорода. Газа фаза отличается высокой подвижностью, которая зависит от множества условий: содержания органического вещества, погодных условий, характера растительности и др.
Достаточное содержание кислорода в почве создает благоприятные условия для деятельности аэробных микроорганизмов. Напротив, при его недостатке складываются условия для развития анаэробных бактерий, которые часто являются патогенными для растений.
Объем почвенного воздуха находится в динамическом равновесии с жидкой фазой: чем больше воды, тем меньше воздуха. Процессы газообмена в почве происходят постоянно в результате разложения органических веществ, дыхания корней растений и почвенных организмов, а также некоторых химических реакций. В результате газообмена надпочвенный воздух обогащается углекислым газом, улучшая условия фотосинтеза. При взаимодействии углекислого газа с водой жидкой фазой происходит слабое подкисление почвенного раствора по реакции:
CO2 + H2O ⇔ H+ + HCO3—.
Подкисление способствует переходу некоторых минеральных веществ твердой фазы, например, фосфатов и сульфата кальция, в доступную для растений форму. Одновременно, избыток углекислого газа приводит к недостатку кислорода и созданию анаэробных условий, что наблюдается при переувлажнении и переуплотнении почв. Недостаток кислорода в газовой фазе тормозит рост и развитие микроорганизмов и растений, препятствует усвоению питательных веществ, усиливает восстановительные процессы в жидкой и твердой фазах.
Почвенный воздух сосредотачивается в некапиллярных порах, то есть в больших промежутках почвы. При заполнении всех пор водой почвенный воздух вытесняется, наоборот, если почва сухая, воздух заполняет все поры — капиллярные и некапиллярные.
Наиболее оптимальное соотношение воды и воздуха складывается на рыхлых структурных окультуренных и обработанных почвах. Регулирование водного и воздушного режимов почв соответствующими обработками в сочетании с применением удобрений и мелиорантов улучшает корневое и воздушное питание растений, тем самым повышает количество и качество продукции, способствует развитию почвенной биоты.
Жидкая фаза, или почвенный раствор, — раствор минеральных и газообразных веществ, растворимых в воде. Является наиболее активной и динамичной фазой почвы, из которой растения усваивают питательные вещества и одновременно происходит взаимодействие растений с удобрениями, мелиорантами, твердой и газообразной фазами.
В состав почвенного раствора входят катионы (Са2+, Мg2+, Н+, Na+, К+, NH4+ и др.), анионы (НСО3—, ОН—, Сl—, NO3—, SO4—, Н2РO4— и др.), водорастворимые органические соединения и растворимые газы CO2, O2, NН3 и др. Поступление ионов в почвенный раствор происходит из твердой и газообразной фаз, удобрений и мелиорантов, выделений почвенной биоты, атмосферных осадков и грунтовых вод. Таким образом, состав и концентрация, кислотность, буферность и осмотическое давление почвенного раствора динамичны и определяются почвенно-климатическими условиями и антропогенным воздействием.
Концентрация солей в почвенном растворе зависит от свойств, минерального состава, типа почвы, природных условий, степени засоления и миграции солей по профилю почвы, антропогенного воздействия и т.д. Концентрация различных солей может варьировать от тысячных до сотых долей процента (10-200 мг/л) в малоплодородных почвах до 1 и более процента (> 10 000 мг/л) в сильнозасоленных (солончаках), в среднеплодородных почвах — около 500 мг/л. Избыток солей более 2000 мг/л обычно негативно воздействует на сельскохозяйственные культуры, особенно в первые 2-4 недели после прорастания семян. С возрастом устойчивость к высоким концентрациям возрастает.
Свойства жидкой фазы в целом определяются водным режимом почвы.
Твердая фаза почвы состоит из:
- минеральной части, доля которой составляет от 90% до 99,5%;
- органической, или органическое вещество почвы, на долю который приходится от 0,5% до 10%.
Минеральная часть представляет собой обломки и частицы первичных пород и минералов, вторичные, то есть вновь образованные минералы, оксиды, соли и другие соединения, образующиеся в процессе выветривания и почвообразования. В минеральную часть входят все зольные вещества, 1-3% азота от общего количества.
Органическая часть, или органическое вещество почвы, — это остатки растительных и животных организмов и продукты их разложения и неосинтеза, среди которых преобладает гумус.
На долю кислорода, кремния, алюминия и железа приходится почти 93% твердой фазы, углерода, калия и кальция — 4,6% и 2,5% — на все оставшиеся элементы. Углерод, кислород, водород, фосфор и сера содержатся в минеральной и органической частях, тогда как азот — почти полностью в органической.
Таблица. Усредненный химический состав твердой фазы почвы (% массы) по А.П. Виноградову
| Элемент | Содержание | Элемент | Содержание | Элемент | Содержание |
|---|---|---|---|---|---|
| Кислород | 49,0 | Барий | 0,05 | Галлий | 0,001 |
| Кремний | 33,0 | Стронций | 0,03 | Олово | 0,001 |
| Алюминий | 7,1 | Цирконий | 0,03 | Кобальт | 8·10-4 |
| Железо | 3,7 | Фтор | 0,02 | Торий | 6·10-4 |
| Углерод | 2,0 | Хром | 0,02 | Мышьяк | 5·10-4 |
| Кальций | 1,3 | Хлор | 0,01 | Йод | 5·10-4 |
| Калий | 1,3 | Ванадий | 0,01 | Цезий | 5·10-4 |
| Натрий | 0,6 | Рубидий | 0,006 | Молибден | 3·10-4 |
| Магний | 0,6 | Цинк | 0,005 | Уран | 1·10-4 |
| Водород | 0,5 | Церий | 0,005 | Бериллий | 1·10-4 |
| Титан | 0,46 | Никель | 0,004 | Германий | 1·10-4 |
| Азот | 0,10 | Литий | 0,003 | Кадмий | 5·10-5 |
| Фосфор | 0,08 | Медь | 0,002 | Селен | 1·10-6 |
| Сера | 0,08 | Бор | 0,001 | Ртуть | 1·10-6 |
| Марганец | 0,08 | Свинец | 0,001 | Радий | 8·10-11 |
[INSERT_ELEMENTOR id=”4128″]
Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
Источник