Шпаргалка по "Астрономии"

Гумус — часть органического вещества почвы, представленная совокупностью специфических и неспецифических органических веществ почвы, за исключением соединений, входящих в состав живых организмов и их остатков.

Гумус — часть органического вещества почвы, представленная совокупностью специфических и неспецифических органических веществ почвы, за исключением соединений, входящих в состав живых организмов и их остатков.

 

 

 

 

 

 

39. Поглотительная способность почв. Ее виды.

Основы учения о физико-химических свойствах почв были разработаны в трудах К.К. Гедройца, Г. Вагнера, С. Матсона, Е.Н. Гапона и в более поздних работах И.Н. Антипова-Каратаева, Б.П. Никольского, Н.П. Ремезова, Н.И. Горбунова, С.Н. Алешина и других учёных. Физико-химические свойства почв являются предметом изучения физической и коллоидной химии. Они обусловлены составом и свойствами почвенных коллоидов и их взаимодействием с почвенными растворами. 
К.К. Гедройц выделил пять видов поглотительной способности почв: механическую, физическую, физико-химическую, химическую и биологическую. 
Механическая поглотительная способность — это свойство почвы поглощать твёрдые частицы, поступающие с водой или воздухом, размеры которых превышают размеры почвенных пор. В данном случае почву можно рассматривать как набор сит с отверстиями разного размера. 
Физическая поглотительная способность (молекулярная адсорбция) — это свойство почвы изменять концентрацию молекул различных веществ на поверхности твёрдых частиц за счёт физического взаимодействия молекул. При этом изменяется величина поверхности и поверхностная энергия. Вследствие стремления дисперсной системы к уменьшению поверхностной энергии происходит концентрация раствора органических кислот, спиртов, высокомолекулярных органических соединений и др. на границе дисперсной фазы и дисперсной среды, то есть положительная физическая адсорбция этих соединений. Многие минеральные кислоты, соли (в том числе нитраты и хлориды), щелочи, некоторые органические соединения повышают поверхностное натяжение воды, отталкиваются от твердых частиц и испытывают отрицательную физическую адсорбцию. Они слабо удерживаются в почве и могут вымываться за пределы почвенного профиля. Физической адсорбции подвергаются пары и газы почвенного воздуха, особенно азот и углекислый газ. 
Химическая поглотительная способность (хемосорбция) обусловлена образованием труднорастворимых соединений, выпадающих в осадок из почвенного раствора. Например, сорбция фосфатов на поверхности гидроксидов железа и алюминия в почвах с кислой реакцией среды, образование труднорастворимых фосфатов кальция в почвах с нейтральной и слабощелочной реакцией среды, комплексообразовательная сорбция — образование алюмо- и железогумусовых комплексов, глинисто-гумусовых комплексов и др. 
Биологическая поглотительная способность обусловлена поглощением элементов питания и кислорода почвенного воздуха корнями растений и микроорганизмами. Она характеризуется большой избирательностью поглощения. При этом может возникать конкуренция между растениями и микроорганизмами. 
Например, при внесении в почву соломы зерновых, в которой низкое содержание азота, разлагающие солому микроорганизмы активно используют почвенный азот и вызывают резкий его недостаток для растений. 
Физико-химическая поглотительная способность почв обусловлена наличием в их составе почвенного поглощающего комплекса (ППК), представленного почвенными коллоидами.  
ППК обладает способностью поглощать и обменивать катионы и анионы находящиеся на поверхности коллоидных частиц, на эквивалентное количество ионов почвенного раствора. Физико-химическая поглотительная способность обусловливает физико-химические свойства почв, такие как кислотность, щелочность, буферная способность, которые в значительной степени определяют агрономические свойства и почвенное плодородие.

40. Почвенные коллоиды. Их строение и свойство.

Почвенные коллоиды  -  органические и неорганические (минеральные) частицы почвы, имеющие размер меньше 0,0001 мм. Составляют одну из фракций гранулометрических элементов почвы.

Почвенные коллоиды образуются при раздроблении крупных частиц или при конденсациивследствие физического или химического соединения молекул (укрупнение молекул).Отдельные коллоидные частички, составляющие дисперсную фазу, называются мицеллой.Мицелла состоит из:

- коллоидной частицы, состоящей из гранулы (ядро и слой потенциалопределяющих ионов) инеподвижного слоя компенсирующих ионов (слой возникает из-за притягивания из раствора ионов противоположного грануле  знака).

- диффузионного слоя компенсирующих ионов (заряд противоположный заряду гранулы), образуемого под влиянием электрокинетического потенциала между коллоидной частицей и окружающим раствором.

Схема строения коллоидной мицеллы (Горбунов):

 
Упрощенно Мицелла состоит из:

- коллоидной частицы, состоящей из гранулы (включает ядро и слой потенциалопределяющих ионов) и неподвижного слоя компенсирующих ионов.

- диффузионного слоя компенсирующих ионов.

Количество их в разных почвах неодинаково и зависит от гранулометрического состава почвы и содержания в них гумуса. По Гедройцу:  коллоиды составляют от 1/10 до 1/4 от общего количества веществ почвы. Чем тяжелее почва и больше гумус, тем больше коллоидов и наоборот.Наибольшее количество коллоидов (20-30%) в глинистых и суглинистых почвах с высоким содержанием гумуса, наименьшее (1-3%) — в песчаных и супесчаных почвах, бедных гумусом.

Свойства коллоидов:

1) По заряду в потенциалопределяющем слое коллоиды бывают: 

- ацидоиды (кислотоподобные, напр., кремнекислота, гуминовая кислота) –в потенциалопределяющем слое имеют “–“ заряженные ионы и диссоциируют в раствор водород-ионы;

- базоиды (основания) - в потенциалопределяющем слое имеют “+” заряженные ионы и посылают в раствор ионы ОН.

- амфотерные коллоиды (например, коллоиды гидроксидов Fe, Al, протеины) – в зависимости от реакции среды ведут себя то как кислоты (ацидоиды), то как основания (базоиды).

2) По отношению к воде коллоиды делятся на:

- гидрофильные - поглощают воду;

- гидрофобные - не способны поглощать молекулы воды.

3) Коагуляция и пептизация коллоидов. Коллоиды могут находиться в 2х состояниях - золя (коллоидного раствора) и геле (коллоидного осадка).

Коагуляция - процесс перехода коллоидов из состояния золя в состояние геля. Слипание коллоидов происходит под влиянием электролитов (ацидоиды слипаются от катионов электролита, базоиды — от анионов) или при взаимодействии противоположно заряженных коллоидов. При высушивании или замораживании повышение концентрации электролита почвенного раствора, что также вызывает коагуляцию коллоидов.

Коагуляция улучшаются физ. свойства почвы (происходит склеивание элементарных почвенных частиц в комочки). Например, ион кальций Са2+ способствует образованию структуры и уменьшает кислотность почв.

Пептизация – процесс перехода коллоидов из геля в золь. Происходит при воздействии растворов щелочных солей. Например, под влиянием одновалентного катиона натрия наблюдается усиленная гидратация коллоидов и переход их в состояние золя.

При пептизации разрушается ценная структура и ухудшаются свойства почвы. Так, столбчатый горизонт солонцовых почв, насыщенный гидратированными катионами натрия, во влажном состоянии набухает, а при высыхании растрескивается на крупные отдельности.  

Группы коллоидов:Органические коллоиды. Представлены в почве гумусовыми кислотами и гуматами (фульватами и их солями). Это гидрофильные коллоиды - пептизируются под действием щелочных растворов и коагулируются под влиянием 2 и 3 валентных катионов.Минеральные коллоиды. Глинистые минералы, гидроксиды железа и Al. Способны к коагуляции при воздействии 2х и 3х валентных катионов.Органоминеральные коллоиды - поглощают из почвенного раствора ионы и молекулыЗначение коллоидов в плодородии почв очень велико:

- благодаря большой поглотительной способности поглощают из почвенного раствора и сохраняют от вымывания катионы (элементы питания);

- благодаря клеящейся способности образуется структура почвы (склеивание мех-х частиц в агрегаты);

- содержат N, P, S и другие элементы, питание которых переходит в доступную форму;

- чем выше в почве коллоидной фракции, тем выше гигроскопичность почв и максимальная гигроскопичность (МГ).

На содержание коллоидов большое влияние оказывает характер почвообразовательного процесса: подзолообразование приводит к разрушению коллоидов в верхней части профиля и вымыванию продуктов разрушения вниз по профилю.

При дерновом процессе в верхней части образуются и накапливаются органические и органоминеральные коллоиды.

41. физико-химическая поглотительная способность почв

Поглотительная способность — это свойство почвы поглощать и удерживать растворенные или взвешенные в воде твердые вещества, газы, а также живые микроорганизмы.

ППК способен поглощать вещества, вносимые в почву или образовавшиеся в ней. Известный ученый К. К. Гедройц, изучая явление поглощения почвой других веществ, выделил 5 видов поглотительной способности почвы: механическую, биологическую, физико-химическую, физическую и химическую.

Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность обусловливается свойством коллоидных частиц почвы поглощать из почвенного раствора катионы и анионы, а физические — адсорбировать на своей поверхности целые молекулы.

Физико-химическая поглотительная способность — очень важное свойство почвы. Питательные элементы для растений в форме ионов могут быть в почвенном растворе или в адсорбированном состоянии на поверхности почвенных коллоидов.

42. Кислотность и щелочность почв, их виды

Кислотность почв – это способность почвы подкислять почвенный раствор или растворы солей вследствие наличия в составе почвы кислот, а также обменных ионов водорода и катионов, образующих при их вытеснении гидролитически кислые соли (преимущественно Al3+). Различаютактуальную кислотность, определяемую значением рН почвенного раствора или водной вытяжки, ипотенциальную кислотность, носителем которой являются ионы H+ и Al3+, находящиеся в твердой фазе почвы в обменно-поглощенном состоянии, но подкисляющие почвенный раствор в результате обменных реакций при увеличении в нем концентрации электролитов (например, при внесении в почву удобрений).

По способу определения потенциальной кислотности различают обменную и гидролитическую кислотности.

Обменную кислотность определяют количеством титруемых ионов H+ и Al3+ в вытяжке, приготовленной с помощью раствора нейтральной соли – 1 н КСl. Обменная кислотность характеризуется также величиной рН солевой вытяжки (1 н КСl). Для кислых почв интервал значений рН солевой вытяжки лежит в очень широких пределах –  
от 2 (иногда менее) до 6.

Гидролитическую кислотность (Нг) определяют титрованием кислоты, но в солевой вытяжке, приготовленной на основании ацетата натрия. Гидролитическая кислотность выше обменной в связи с тем, что равновесие ионного обмена в данном случае сдвинуто в сторону более полного перехода обменно-поглощенных ионов Н+ в жидкую фазу вследствие применения гидролитически щелочной соли (большая степень гидролиза солей алюминия в щелочной среде с образованием осажденного Al(OH)3 и иона Н+) и образования слабоуксусной кислоты.

Таким образом, обменная кислотность – это часть гидролитической кислотности почв. Ее используют при определении дозы извести, необходимой для устранения избыточной кислотности почв, а также при вычислении показателя, получившего название «степень насыщенности  почвы основаниями».

Между рН солевой вытяжки (потенциальная кислотность) и гидролитической кислотностью для почв одного типа и одинакового  механического состава существует корреляционная зависимость, что позволяет в ряде случаев определять дозу извести не по гидролитической кислотности, а по значению рН солевой вытяжки.

Подвижным называется такой алюминий, который обнаруживается при обработке почвы раствором нейтральной соли (KCl), тесно связан с обменной кислотностью и обычно появляется при рН солевой вытяжки меньше 5,0-5,3, наряду с обменным водородом обусловливает обменную кислотность и позволяет установить природу почвенной кислотности.

Подвижный алюминий оказывает вредное действие на растительность и полезную микрофлору почвы. Растения угнетаются при содержании подвижного алюминия более 3-4 мг и погибает при количестве его 7-8 мг на 100 г почвы.

Щелочность почв – способность почвы подщелачивать почвенный раствор вследствие наличия в составе почвы гитролитически щелочных солей, а также обменного натрия. Различают актуальную и потенциальную щелочность. Актуальная щелочность определяется содержанием в почвенном растворе или водной вытяжке гидролитически щелочных солей, преимущественно карбонатов и гидрокарбонатов щелочных и щелочноземельных металлов (Na2CO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2). Актуальная щелочность может определяться значением рН водной вытяжки, а также титрованием водной вытяжки кислотой и оцениваться в мг-экв/100 г почвы.

Потенциальная щелочность почв определяется содержанием обменного Na+, поскольку последний в определенных случаях может переходить в почвенный раствор, подщелачивая его. Например, при образовании в карбонатных и засоленных почвах значительных количеств угольной кислоты вследствие дыхания растений или разложения органических остатков могут последовательно проходить следующие процессы:

1. Превращение нерастворимого карбоната кальция в растворимый бикарбонат

CaCO3 + H2CO3  →   Ca(HCO3)2

2. Ионный обмен с подщелачиванием равновесного раствора:

Щелочность почв принято оценивать только по значению актуальной щелочности.

В то же время следует иметь в виду, что актуальная и потенциальная щелочность теснейшим образом связаны друг с другом через процессы ионного обмена. Не могут существовать почвы, обладающие высокой актуальной щелочностью, обусловленной наличием свободных солей щелочных металлов, и не содержащие соответствующие катионы в составе ППК. Средства химической мелиорации засоленных почв всегда одновременно действуют на щелочность почв и состав ППК.

43. Физические свойства почв

К физическим свойствам почвы относятся структура, водные, воздушные, тепловые, общие физические и физико-механические свойства. В данном разделе рассматриваются общие физические и физико-механические свойства, все остальные свойства — в специальных разделах.

К общим физическим свойствам относятся плотность почвы, плотность твердой фазы и пористость.

Плотностью почвы называется масса единицы объема сухой почвы, взятой в естественном сложении. Выражается в г/см3.

Плотность твердой фазы почвы — это отношение массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при 4 °С.

При определении плотности почвы измеряется масса почвы в единице объема со всеми порами, поэтому плотность почвенной массы, взятой в ненарушенном сложении, всегда меньше плотности твердой фазы почвы. Плотность минеральных почв и грунтов изменяется в широких пределах — от 0,9 до 1,8 г/см3, а торфяных — от 0,15 до 0,40 г/см3. Значения плотности твердой фазы почв и грунтов изменяются в пределах 2,4—2,8.