Почвоведение. почвоведение. Химический состав почв
 Скачать 29.06 Kb.
|
|
Федеральное государственное общеобразовательное учебное учреждение высшего образования «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Контрольная работа по дисциплине «Почвоведение» На тему: «Химический состав почв» Выполнила: Студентка II курса Факультета лесного хозяйства и экологии Группа Б402-02 Направление 35.03.10 «Ландшафтная архитектура» Исмагилова А.А. Проверил: Сахнов В. В. Содержание. Введение…………………………………………………………………………...3 Минералогический состав почв и почвообразующих пород.…………..….4-8 Газовая фаза (почвенный воздух)………………………………………………9 Жидкая фаза (почвенный раствор)…………………….……………………10-11 Заключение………………………………………………………………………12 Список литературы…………………………………………………………… 13 Введение. Почва является четырехфазной системой. Она включает твердую, жидкую, газообразную и живую фазы. Каждая фаза имеет специфический химический состав. Твердая фаза автоморфных почв является преобладающей по массе и преимущественно состоит из минеральных (80—90%) и в меньшей мере (10—15%) — органических веществ. Минеральная часть почвы в основном состоит из кислорода и кремния. Затем идут в убывающем порядке алюминий и железо, кальций, калий, натрий и магний (табл. 12.1). Эти восемь элементов в сумме составляют около 99% минеральной части почв и почвообразующих пород. Около 1% приходится на все остальные элементы. Среди них повышенное содержание имеют титан, фосфор, марганец, сера и хлор, водород и углерод, которые относятся к макроэлементам. Очень незначительную часть почвы занимают микроэлементы: Си, Zn, Мо, В, РЬ и др. Углерод, азот и, частично, водород, сера и фосфор содержатся в основном в составе органических веществ. Живая фаза почвы представлена живыми организмами, населяющими почву и участвующими в почвообразовательном процессе. Это в первую очередь различные микроорганизмы (бактерии, актиномицеты, микроскопические грибы, водоросли), а также простейшие, насекомые, черви и др. Литосфера и почвы имеют близкий химический состав. Однако в составе почв значительно больше содержится углерода и азота, что связано с их биологическим накоплением в составе органических веществ. Несколько больше в почвах по сравнению с литосферой содержится кислорода, водорода и кремния и меньше — алюминия, железа, кальция, магния, натрия, калия и других металлов, что связано с процессами выветривания и почвообразования. В результате этих процессов относительно накапливается кремний в составе устойчивых к выветриванию минералов, и прежде всего кварца; выносятся за пределы почвенного профиля алюминий, железо и другие элементы. Минералогический состав почв и почвообразующих пород. Минералами называются однородные природные химические соединения элементов или самородные элементы, образующиеся в глубоких слоях литосферы и на ее поверхности. Свойства, состав и процессы их образования изучает наука минералогия. Большинство минералов имеют кристаллическое строение. Кристаллы и кристаллические вещества изучает раздел минералогии кристаллография. Кристаллы часто имеют форму различных многогранников — кубов, призм, пирамид, октаэдров и др. Некоторые минералы имеют не кристаллическое, а аморфное строение (например, опал), но со временем могут кристаллизоваться (опал переходит в кварц). Дисперсные системы, состоящие из мельчайших частиц диаметром от 10-4 до 10_6 мм, получили название коллоидов. К ним относятся некоторые природные гели, в которых дисперсная среда (вода) занимает пространство между коллоидными частицами (например, опал). Всего известно около 2 тыс. минералов, а число разновидностей достигает 4 тыс. Широкое распространение в почвах и почвообразующих породах имеют около 50 минералов. Они подразделяются на первичные и вторичные. Первичные минералы (кварц, полевые шпаты и др.) образовались в глубоких слоях земной коры при высоких температурах и давлении. Только из них состоят магматические породы. Первичные минералы неустойчивы в условиях земной поверхности и подвергаются процессам выветривания. Они содержатся в основном в частицах почвы диаметром более 0,001 мм. Вторичные минералы образовались в результате экзогенных процессов выветривания из первичных минералов. Они более устойчивы к процессам выветривания по сравнению с первичными, так как образовались в термодинамических условиях земной поверхности. Вторичные минералы являются тонкодисперсными и содержатся в основном во фракции почв диаметром менее 0,001 мм. Из группы вторичных минералов в почвах преобладают слоистые алюмосиликаты (каолинит, монтмориллонит и др.), окиси и гидроксиды железа и алюминия, а также кальцит, гипс и другие простые соли. В большинстве типов почв первичных минералов содержится больше, чем вторичных, за исключением некоторых тропических почв, которые характеризуются сильной степенью выветрелости. По химическому составу выделяются следующие девять классов минералов: 1) силикаты; 2) карбонаты; 3) нитраты; 4) сульфаты; 5) фосфаты; 6) оксиды и гидроксиды; 7) галоиды; 8) сульфиды; 9) самородные элементы. Большинство из перечисленных классов включают как первичные, так и вторичные минералы. Преобладают в породах и почвах силикаты и карбонаты. Первичные минералы представлены в основном частицами более 0,001 мм, вторичные — менее 0,001 мм, причем первичные в большинстве почв преобладают над вторичными. Первичные минералы влияют на агрофизические свойства почвы, являются источниками зольных элементов, от них зависит направленность почвообразования. Они служат источником для образования вторичных минералов. Первичные минералы слагают основную массу магматических пород, примерный минералогический состав которых, по Ф.У. Кларку, следующий: полевые шпаты — 59,9%, кварц — 12,0%, амфиболы (роговые обманки) и пироксены — 16,8%, слюды — 3,8%, прочие — 7,9%. В результате физического, химического и биологического выветривания образуются рыхлые породы, в составе которых присутствуют и вторичные минералы. Устойчивость к выветриванию первичных минералов различная и зависит от прочности кристаллической решетки, спайности минералов, размера и формы зерен, химического состава. Большинство почвенных минералов представлено минералами с кристаллической структурой, определяющей величину и химическую природу частицы минерала, от которой зависят растворение, осаждение, адсорбция, десорбция и обмен ионов. Индивидуальные свойства минералов определяет расположение в них противоположно заряженных ионов. Взаимное расположение противоионов в кристаллической решетке обусловлено радиусами ионов. Самый крупный ион — ион кислорода (0,132 нм). Он занимает большую часть объема минералов. Размер иона кремния таков, что он точно соответствует полости, образующейся при группировке вокруг него четырех ионов кислорода. Получается элементарная ячейка, которая называется кремнекислородным тетраэдром (Si04)-4. Ион алюминия может группировать вокруг себя шесть ионов кислорода. Он образует октаэдр и элементарную ячейку [А1(ОН)6]-3 — алюмогидроксильный октаэдр. Ион А13+ может замещать ион Si4* в тетраэдрах. Большинство кристаллических почвенных минералов представляют собой объединенные в трехмерные сетки тетраэдры кремнезёма или сетки тетраэдров кремнезёма в сочетании с сетками октаэдров алюминия. Кислород тетраэдров кремнезёма является общим для прилегающих тетраэдров или октаэдров, избыток отрицательных зарядов уравновешивается катионами. При этом образуются различные типы структур: островные, каркасные, ленточные, листоватые. Для кварца и полевых шпатов характерна каркасная структура. Смешанослойные минералы состоят из слоев индивидуальных минералов, поэтому их свойства зависят от характера переслаивания и доли индивидуальных минералов (хлорит — вермикулит, гидрослюда — монтмориллонит и др.). Они наиболее распространены в почвах умеренного и холодного гумидного и арктических поясов, где глинистые минералы на 30...80% представлены этой группой. Минералы оксидов и гидроксидов образуются при выветривании первичных и вторичных минералов в виде гидратированных гелей и постоянно подвергаются дегидратации и кристаллизации. Наибольшее распространение имеют кремнезём (Si02 • wH20), гематит (Fe203), гетит (Fe203 • Н20), гиббсит (А1203 • ЗН20), бемит (А1203 • Н20), аллофан (А1203 • Si02 • wH20), иролюзит (Мп02) и др. Кремнезём встречается во всех почвенных зонах, при старении теряет воду и превращается в халцедон, кварц, тридимит. Гематит и гетит более распространены в областях с умеренным и влажным климатом, гиббсит и бемит — больше в условиях жаркого климата. Гидроксиды марганца образуются при выветривании горных пород во влажных тропиках и субтропиках. Минералы этой группы связывают подвижные фосфаты, повышают влагоемкость, емкость поглощения, гидрофильность, липкость, набухаемость почв, им принадлежит важная роль в структурообразовании почв. Минералы-соли — примеси в глинистых минералах, главным образом в почвах аридных и экстрааридных зон. К ним относятся доломит СаС03 • MgC03, сода Na2C03 • ЮН20, кальцит СаС03, магнезит MgC03, трона NaHC03 • Na2C03, гипс CaS04 • 5Н20, ангидрит CaS04, мирабиллит Na2S04 • ЮН20, тенардит Na2S04, галит NaCl, фосфаты, нитраты, сульфиды железа и тяжелых металлов и др. Многие из этих солей растворяются, насыщая почвенный раствор, а в сухих условиях могут накапливаться, образуя различные засоленные почвы. Значение вторичных минералов велико. Они определяют поглотительную способность почв, являются источником питательных элементов. Их роль в образовании водопрочной структуры определяет особенности водного, воздушного и теплового режимов. В общем, особо строгой «приверженности» различных минералов определенным типам почв не обнаруживается, что объясняется влиянием на минералогический состав большого количества факторов: минералогического и химического состава почвообразующей породы, биоклиматических условий почвообразования, реакции и окислительно-восстановительного потенциала среды, условий дренажа, наличия в среде органических соединений, перемещения минералов с водными и ветровыми потоками и др. Газовая фаза почвы (почвенный воздух). Почвенный воздух отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа (в среднем около 1%, иногда до 2—3% и более) и меньшим — кислорода. Состав почвенного воздуха зависит от интенсивности газообмена между почвой и атмосферой. Образование углекислого газа в почве происходит в результате разложения органического вещества микроорганизмами и дыхания корней. Образующийся углекислый газ частично выделяется из почвы в атмосферу, улучшая воздушное питание растений, а частично растворяется в почвенной влаге, образуя угольную кислоту (H2O + СО2 = Н2СО3). Последняя вызывает подкисление раствора, в результате чего усиливается растворение и перевод в усвояемую для растений форму содержащихся в почве нерастворимых минеральных соединений Р, К, Са, Mg и др. При избыточном увлажнении почвы и плохой аэрации содержание углекислоты в почвенном воздухе повышается, а количество кислорода снижается до 8—12% и менее, что отрицательно сказывается на развитии растений и микроорганизмов. Жидкая фаза почвы (почвенный раствор). Почвенный раствор — наиболее подвижная и активная часть почвы. Он является непосредственным источником воды и питательных веществ для растений. Состав и концентрация его изменяются в результате разнообразных биологических, химических и физико-химических процессов. Между жидкой, газообразной и твердой фазами почвы постоянно устанавливается подвижное (динамическое) равновесие. Поступление солей в почвенный раствор зависит от хода процессов выветривания и разрушения минералов, разложения органического вещества в почве, внесения органических и минеральных удобрений. Концентрация почвенного раствора незасоленных почв невелика и колеблется от десятых долей грамма до нескольких граммов веществ на литр. В засоленных почвах содержание растворенных веществ достигает десятков, а иногда и сотен граммов на литр. Избыток водорастворимых солей в почве (более 0,2%, или 2 г на 1 кг почвы) вредно действует на растения, а при содержании их 0,3—0,5% растения погибают. В почвенном растворе содержатся не только минеральные, но и органические вещества, органоминеральные соединения, а также растворенные газы (углекислый газ, кислород, аммиак и др.). В составе почвенного раствора могут находиться различные анионы и катионы. Наиболее важное значение для питания растений имеет присутствие в почвенном растворе ионов К+, Са2+, Mg2+, NH4+, NO3-, SO42- и H2PO4- и постоянное их пополнение. Железо и алюминий содержатся в почвенном растворе в основном в виде устойчивых комплексов с органическими веществами, а в кислых почвах — в виде катионов и гидратов полуторных окислов в коллоидно-растворимой форме. Огромное значение для питания и роста растений, как уже указывалось ранее, имеет реакция почвенного раствора. От концентрации и степени диссоциации растворенных веществ зависят осмотическое давление почвенного раствора и поглощение воды корнями растений. Осмотическое давление почвенного раствора в незаселенных почвах значительно ниже, чем в клеточном соке растений. На засоленных почвах с большим осмотическим давлением поглощение воды культурными растениями затрудняется. Концентрация солей и осмотическое давление почвенного раствора зависят от влажности почвы и являются весьма динамичными величинами. Заключение. Почва является наиболее чувствительной к антропогенному воздействию, так как это сложная система, в которой все химические элементы связаны между собой. Разнообразие химических элементов позволяет выращивать на почвенном покрове самые различные сельскохозяйственные или лесообразующие породы. Рыхлое почвенное тело при уничтожении многолетней растительности и распашке легко подвергается эрозии и дефляции. При недостаточно продуманном антропогенном воздействии и нарушении сбалансированных природных экологических связей в почвах быстро развиваются нежелательные процессы минерализации гумуса, повышается кислотность или щелочность, усиливается соленакопление, развиваются восстановительные процессы – все это резко ухудшает свойства почвы, а в предельных случаях приводит к локальному разрушению почвенного покрова. Высокая чувствительность, уязвимость почвенного покрова обусловлены ограниченной буферностью и устойчивостью почв к воздействию сил, не свойственных ему в экологическом отношении. Таким образом, можно сделать вывод, что необходима химическая подпитка и защита почв. Список литературы. 1. Иванова Т. Г. География почв с основами почвоведения. — М.: Юрайт, 2020. — 251 с. 2. Казеев К. Ш. Почвоведение. — М.: Юрайт, 2020. — 428 с. 3. Костычев П. А. Почвоведение / П. А. Костычев; под ред. В. Р. Вильямса. — М.: Издательство Юрайт, 2019. — 315 с. 4. Костычев П. А. Почвоведение. — М.: Юрайт, 2020. — 316 с. 5. Курбанов С. А. Почвоведение с основами геологии. Учебное пособие для СПО, 1-е изд. — М.: Лань, 2020. — 288 с. 6. Матюк Н. С., Беленков А. И., Мазиров М. А. и др. Экологическое земледелие с основами почвоведения и агрохимии. Учебник. — М.: Лань, 2014. — 248 с. 2022 |