Файл: Академика Д. Н. Прянишникова Агрохимический факультет Кафедра агрохимии Ответы на.doc

20. Органическая часть твёрдой фазы почвы.

Органическое вещество несмотря на относительно невысокое содержание в почве (0,5-12%) во многом определяет уровень плодородия. Органическое вещество это результат деятельности живых организмов, включает не разложившиеся остатки растений животных и микроорганизмов и гумус. Гумус состоит из неспецифических соединений: лигнин, целлюлоза, белки, аминокислоты, сахара. И специфических гумусовых веществ. Не разложившиеся органические остатки и соединения не специфической части гумуса составляют 10-20% от органической части почвы. Рассматриваемые группы легко подвергаются минерализации и таким образом являются источником элементов питания. Кроме того, 10-30% этих веществ гумифицируется с образованием гумусовых веществ. Специфическая часть гумуса 80-90% от содержания органического вещества. Выделяются 3 главные группы гумусовых веществ: гумусовые кислоты, фульвокислоты и гумин. Все они высокомолекулярные соединения циклического строения, содержат азот и имеют кислотную природу. Гуминовые кислоты – это нерастворимые в воде вещества темно-коричневого или черного цвета. Химический состав: С – 46-62%, О – 29-40%, Н – 2,8-6%, N – 2-6%. Гуминовые кислоты хорошо растворяются в слабых растворах щелочей образуя гуматы одновалентных катионов. Гуматы 2х и 3х валентных катионов в воде не растворяются. В составе гуминовых кислот содержится 15-80% азота почвы.

Фульвокислоты – окрашенные в желтый или бурый цвет, имеют меньшую молекулярную массу, чем гуминовые кислоты и более простое строение. Фульвокислоты содержат больше кислорода, но меньше углерода и азота чем гуминовые кислоты. С – 36-50%, O – 44-50%, H – 3-5%, N – 2-4,5%. Фульвокислоты хорошо растворимы в воде, легко передвигаются по профилю почвы, способны разрушать минералы, причем соли фульвокислот с щелочными и щелочно-земельными металлами растворимы в воде, а фульваты 3х валентных катионов растворяются при кислой рН, поэтому фульвокислоты играют существенную роль в подзолообразовании. В фульвокислотах содержится 20-40% почвенного азота, в большей степени подверженного минерализации, чем азот гуминовых кислот.

---

Гумин – самая энертная часть гумуса. Представляет сложный комплекс гуминовых и фульвокислот прочно связанных с минеральной частью почвы и между собой. Поэтому гумин не переходит в растворы кислот и щелочей, очень устойчив к микробиологическому разложению. Азот гумина - 20-30% азота почвы.

Гуминовые и фульвокислоты характеризуются наличием ряда функциональных групп карбоксильной (–СООН), спиртовой (-ОН), метоксильные (–О–СН3) и др. В связи с этим специфические гумусовые вещества обладают высокой поглотительной способностью в отношении катионов.

21. Поглотительная способность почвы, понятие и виды. Биологическая, механическая и физическая поглотительная способность почвы.

По Гидройцу: «под поглотительной следует понимать способностью почвы задерживать соединения или части их находящиеся в растворенном состоянии, а также коллоидально-распыленные частички минерального вещества, живые м.о. и грубые суспензии». В зависимости от механизма поглощения выделяется 5 видов ПСП.
Биологическая ПСП

Это избирательное поглощение растением и м.о. питательных веществ из почвенного раствора и воздуха. Поглощение микробами может иметь и положительное и отрицательное значение. Усвоение азота из атмосферы азотфиксаторами - важная приходная статья баланса азота в земледелии. Биологическое поглощение другими м.о. в определенных условиях бывает полезно т.к. предотвращает потери элементов питания от вымывания, улетучивания и т.д. Однако в ряде случаев м.о. могут потреблять большое количество питательных веществ – тогда наблюдается ухудшение условий минерального питания (биологическая иммобилизация). Интенсивность биологического поглощения можно регулировать технологическими приемами, изменяющими условия жизнедеятельности почвенных м.о. Водно-воздушный режим зависит от сроков обработки и культур. рН регулируют путем известкования. Количество питательных веществ зависит от видов, доз, сроков и способов внесения органических и минеральных удобрений.

Механическая ПСП

Это свойство почвы задерживать в своей толще крупные частицы (больше чем система пор). Благодаря этому виду поглощения в верхних горизонтах сохраняются коллоидные частицы, тонко размолотые не растворимые в воде удобрения. Интенсивность механического поглощения зависит от пористости, размера пор, дисперсности вещества и т.д. Поэтому глинистые и суглинистые почвы характеризуются высокой механической ПСП, чем песчаные и супесчаные.

---

Физическая ПСП

Изменение концентрации молекул растворенного вещества на поверхности твердых частиц почвы, объясняется тем, что связная вода, непосредственно соприкасающаяся с частичками отличается от свободной. В частности растворимость минеральных и органических веществ может различаться. Ряд органических веществ: спирты, кислоты и др. лучше растворяются в пленке связной воды, следовательно их концентрация у поверхности почвенной частицы повышается, наблюдается положительная адсорбция. Минеральные кислоты и водорастворимые соли, поглощаются отрицательно, их концентрация выше в объеме свободной воды. Наибольшее практическое значение имеет отрицательное поглощение вносимых нитратов и хлоридов.

---

22. Химическая поглотительная способность почвы.

Химическая ПСП (хемосорбция)

Это образование труднорастворимых соединений при взаимодействии различных компонентов жидкой, твердой и газообразной фаз почвы (чаще поглощаются анионы кислот образующие труднорастворимые соли). Особое значение имеет: ретроградация фосфора, выражающаяся в хемосорбции водорастворимых фосфорсодержащих соединений и протекающая в почвах при любой реакции среды. В нейтральных, насыщенных Са и Мg почвах образуются малорастворимые фосфаты Са и Мg.

Ca(H2PO4)2+Ca(HCO3)22H2CO3+2CaHPO4 (осадок)

Ca(H2PO4)2+2Ca(HCO3)24H2CO3+Ca3(PO4)2 (осадок)

В кислых почвах характеризующихся повышенным содержанием подвижных форм Al и Fe образуются фосфаты.

Ca(H2PO4)2+2Al  Сa+4H+2AlPO4(осадок)

Ca(H2PO4)2+2Fe  Сa+4H+2FePO4(осадок)

В следствии ретроградации значительная часть фосфора закрепляется в почве и становится не доступной для растений, для уменьшения химического поглощения фосфора следует ограничить контакт удобрения с почвой, т.е. гранулировать.

23. Физико-химическая поглотительная способность почвы. Необменное поглощение катионов.

Физико-химическая ПСП (обменная)

Это способность коллоидных частиц поглощать ионы почвенного раствора в обмен на другие ионы, ранее находившиеся в поглощенном состоянии.

ППК – совокупность минеральных, органических и органоминеральных коллоидов. Минеральные коллоиды – глинистые минералы. Органические – гумусовые вещества. Органоминеральные – образуются при взаимодействии двух первых групп.

В ППК преобладают отрицательно заряженные коллоиды (ацедоиды), поэтому в большей степени выражено поглощение положительных ионов. Однако Al(OH)3 и Fe(OH)3 имеет положительный заряд (базоиды). В почве находятся и амфотерные коллоиды – амфоликоиды. Al(OH)3=H3AlO3.

Все обменно поглощенные ионы хорошо доступны для растений. Пример: реакция физико-химического поглощения:

Са 2К

ППК Са + 6KCl  ППК 2К + 2СaCl2+MgCl2

Mg 2К

Закономерности:

1. 
   Реакции протекают в эквивалентных соотношениях и обратимы, при этом образуется подвижное равновесие между почвой и раствором. Изменение состава раствора при внесении удобрений, увлажнении и высыхании почвы, потребления и выделения веществ живыми организмами нарушает это равновесие и вызывает новые обменные реакции.
   
2. 
   Количество катионов вытесненных из почвы при постоянной концентрации возрастает с увеличением V, а при постоянном V с повышением его концентрации.
   
3. 
   Реакция обмена катионов протекает с большой скоростью, равновесие устанавливается в течение нескольких минут.
   
4. 
   Чем больше атомная масса и заряд катиона, тем больше его энергия поглощения, т.е. чем сильнее поглощение, тем труднее вытесняется из ППК. Исключением является катион Н, энергия поглощения выше Са в 4 раза, а Nа в 17 раз.
   

---

В рамках физико-химической ПСП отмечается необменное поглощение катионов в межпакетных пространствах трехслойных глинистых минералов. Поглощаться таким образом могут многие катионы, но в наибольшей степени необменно сорбируются К и NH4.

Механизм: кристаллическая решетка трехслойных минералов при увлажнении расширяется, катионы проникают в межпакетное пространство, после подсыхания расстояние уменьшается и катионы оказываются закрытыми в гексогональных пустотах. Необменно поглощенный NH4 и К не участвуют в питании растений, поэтому вносить удобрения нужно в более глубокие слои почвы характеризующиеся постоянным режимом влажности. Попеременное увлажнение и высушивание усиливает необменное поглощение.

24. Ёмкость катионного обмена почв и состав поглощённых катионов.

Общее количество катионов которое почва способна удерживать в обменном состоянии называется емкостью поглощения или Еко, выражается в м-экв/100 г почвы. Еко – относительно стабильная величина для каждой конкретной почвы, зависящая от содержания в твердой фазе мелкодисперсных частиц. Еко закономерно возрастает с увеличением содержания в почве гумуса и утяжелением ГС. Соотношение глинистых минералов каолинитовой и монтмориллонитовой группы, поглотительная способность которых резко отличается. Например монтмориллонит обладает высокой емкостью поглощения 60-150 м-экв/100г, каолинит – небольшой 3-15 м-экв/100г.Относительно высокой емкостью поглощения характеризуются гумусовые вещества 300-350 м-экв/100г, поэтому не смотря на относительно не высокий вес органического вещества в твердой фазе 0,5-12% с увеличением содержания гумуса Еко резко возрастает. Еко зависит и от реакции почвы. С увеличение рН повышается отрицательный заряд амфолитоидов и следовательно поглотительная способность по отношению к катионам. Еко имеет большое значение для питания растений и применения удобрений. Чем выше значение Еко тем больше катионов, в т.ч. элементов питания, может удерживаться в почве. Емкость поглощения следуют учитывать и при выборе доз, сроков и способов внесения удобрений. Внесение высоких доз водно-растворимых удобрений на легких почвах приводит к их вымыванию. Тяжелые почвы характеризуются высокой Еко, поэтому удобрения из них практически не вымываются и хорошо сохраняются в течение длительного времени.

---