Что такое хим состав почвы

Химический состав почвы

Запасы питательных веществ в почвах во много раз превышают потребность в них растений. Однако большая часть из них представлена недоступными для растений соединениями. Валовое содержание питательных веществ в пахотном слое различных почв неодинаково. Ниже рассмотрены химические элементы, входящие в состав почвы из числа необходимых для питания растений и их поведение в почве.

Азот. Содержание азота колеблется от 0,07% до 0,5%. Почвенный азот находится в основном в недоступной для растений органической форме. На долю минерального азота приходится только 1…2 % его общего количества. Под влиянием микробиологических процессов органические формы азота переводятся в доступные для растений минеральные формы.

Фосфор. Содержание фосфора во многих почвах составляет 0,03…0,25%. Около половины его находится в минеральной форме, а половина — в форме органических соединений. В слабоокультуренных торфяных почвах на фосфор в органической форме приходится до 70%. Некоторое количество его содержится в поглощённом почвенными коллоидами состоянии. Значительная часть минеральных форм фосфора в кислых подзолистых почвах и краснозёмах находится в труднодоступных для растений фосфатах железа и алюминия. В нейтральных почвах, например в чернозёмах, минеральный фосфор представлен более доступными для растений фосфатами кальция и магния.

Калий. На долю калия в почве приходится 0,6…3% массы почвы. Больше калия содержится в глинистых и суглинистых почвах, а в почвах лёгкого механического состава (песчаных и супесчаных) его значительно меньше. Количество обменного калия в пахотном слое составляет: в подзолистых почвах – 150…300 килограммов на гектар, чернозёмах – 400…900 килограммов на гектар, серозёмах – 600…1500 килограммов на гектар. В отличие от азота и фосфора, калий не образует в растениях прочные органические комплексы. Поэтому количество его в органическом веществе почвы незначительно.

Кальций. Кальция в почвах около 0,2…2 % и более от их массы. Он представлен силикатами, карбонатами, гипсом, фосфатами и другими соединениями. Часть кальция находится в поглощённом состоянии. Наиболее богаты обменным кальцием чернозёмы. Наименьшее количество его встречается в подзолистых почвах, что связано с их кислотностью. Известкованием не только смещается реакция почвы, но и улучшается питание растений кальцием.

Хлор. Большая часть хлора в почве содержится в виде простой растворимой соли хлорида калия. Ионы хлора движутся с водой по почвенному профилю как вниз, так и вверх, поднимаясь на поверхность по капиллярам. Во влажных районах следует ожидать, что в почве останется немного хлора из-за его вымывания. Более высокие концентрации хлора, даже приближающиеся к токсичным, возможны в плохо дренированных засолённых почвах в засушливых районах. Однако в хорошо дренированных почвах засушливых районов содержание хлора на поверхности невелико.

Углерод. Углерод в природе находится в непрерывном кругообороте. Цепь превращений углерода начинается в атмосфере, и он возвращается в неё, когда цикл завершается. Цикл углерода начинается с углекислого газа, и в таком виде он используется растениями. Когда жизненный цикл растений заканчивается, и разложение становится последней точкой их существования, углекислый газ освобождается и снова улетает в атмосферу. Так замыкается цикл. Углерод – важная химическая составляющая органического вещества почвы. Следовательно, все, что происходит с тканями растения во время бактериального их разложения, оказывается чрезвычайно важным.

Магний. Содержание магния составляет 0,4…4% и более от массы почвы и зависит от состава материнской породы. В почвах, образовавшихся на суглинках и глинах, больше магния, чем в почвах, возникших на песках. Около 90…95 % магния в почве входит в состав различных минералов, главным образом силикатов и алюмосиликатов, которые трудно растворяются в воде, поэтому содержащийся в них магний не может быть непосредственно использован растениями. Около 5…10 % магния находится в поглощённом (обменном) состоянии.

Обменный магний, как и обменный калий, играет важнейшую роль в питании растений, пополняя количество магния в почвенном растворе по мере потребления его растениями. Незначительная часть магния в почве встречается в форме органических веществ, после разложения, которых он становится доступным для растений. Наиболее богаты магнием черноземы, каштановые почвы и сероземы. Меньше магния в песчаных, супесчаных и некоторых торфяных почвах.

Сера. Содержание серы колеблется от 0,1 до 0,5% массы почвы. Сера в почве представлена органическими соединениями (80. 90%), где она находится в восстановленной форме, и минеральными соединениями с кальцием, железом, калием, натрием, являющимися источником питания растений. Процесс окисления серы, входящей в состав гумуса и органических остатков, происходит под влиянием аэробных бактерий (сульфофикация). В большинстве почв количество серы достаточно для растений, однако в малогумусных подзолистых песчаных почвах её немного, поэтому сульфатные формы удобрений здесь более эффективны, чем хлоридные. Серу в почву вносят также с органическими удобрениями, с простым суперфосфатом.

Железо. Содержание железа в почвах колеблется от 1…11%. В лёгких по механическому составу почвах его меньше, чем в тяжёлых. Железо в почве находится в форме ферроалюмосиликатов, окиси и закиси железа и их гидратов. Недостаток железа для растений чаще всего проявляется на карбонатных или сильно известкованных почвах, где оно находится в труднодоступном состоянии.

Марганец. Марганец, как и железо, широко распространён в почвах, но находится там, в меньших количествах. В почве марганец находится в нескольких формах. Единственные формы, доступные для растений, — это обменные и водорастворимые формы марганца. Доступность почвенного марганца снижается с ростом pH (при уменьшении кислотности почвы). Однако редко встречаются почвы, истощённые выщелачиванием до такой степени, что доступного марганца не хватает для питания растений.

Медь. Согласно существующим данным, природный запас меди в почве меняется в широких пределах. Природный запас меди в большинстве глинистых почв и почв с низким содержанием минеральных веществ обычно составляет 55. 130 килограммов на гектар. Медь не перемещается с почвенным раствором. Следовательно, она вымывается из почвы с большим трудом. Реакция почвенной среды (pH) сильно влияет на снабжение медью. Наиболее прочно медь удерживается почвой (является недоступной) при pH 7,0…8,0. Менее прочно медь удерживается при pH 6,0. Выветрившиеся и песчаные почвы с высоким содержанием органического вещества нередко характеризуются дефицитом меди.

Цинк. Запас цинка в природе в разных почвах неодинаков и очень невелик от 22 до 670 килограммов на гектар. Как правило, концентрация цинка намного выше на поверхности почвы, чем в подпочве. Основным фактором, влияющим на развитие цинковой недостаточности у растений является pH почвы. Результаты экспериментов показывают, что количество цинка, которое растения извлекают из почвы, после известкования кислых почв снижается. Фиксацию цинка в почве при увеличении pH обычно связывают с образованием нерастворимой гидроокиси цинка. При pH выше 7,0 проблемы, связанные с доступностью цинка, становятся весьма сложными.

Бор. Естественный запас бора в почвах варьирует от 22 до 225 килограммов на гектар в верхнем 15. 20 сантиметровом слое почвы. Из этого количества значительная часть находится в виде нерастворимого сложного минерала, называемого турмалином. Важно знать, что природный запас бора не является надёжным показателем доли бора, доступного для растений. Менее 5 % всего имеющегося бора может быть доступно для использования растениями. Почвы влажных районов, как правило, скудны по содержанию бора, потому что водорастворимые формы бора выносились с дренажной водой на протяжении многих лет. Бор, который остаётся, находится в форме нерастворимых минералов.

Концентрация бора выше в поверхностном пахотном слое почвы, чем в подпочве. Этот факт помогает понять, почему нехватка бора больше всего выражена в периоды сухой погоды. Ясно, что в периоды засухи корни растений вынуждены эксплуатировать нижние горизонты почвы, где содержание бора очень низкое.

Молибден. Природные запасы молибдена в почве очень невелики. Обычно они составляют меньше 7 килограммов на гектар в верхних 20 сантиметрах почвы. Доступность молибдена для растений максимальна при значении pH почвы, близком к нейтральному. В этом смысле молибден отличается от большинства других необходимых микроэлементов, которые более доступны для растений в кислых почвах.

Внесение извести в кислые почвы, как правило, увеличивает доступность молибдена. В природе общий запас молибдена в минеральных почвах очень незначителен. Подобно фосфору, молибден находится в связанном (недоступном) состоянии.

Крайне редко можно найти почву, в которой все эти элементы присутствуют в нужном количестве и в доступном состоянии. Например, в кислых минеральных почвах обычно имеется избыток доступного железа; в дерново-подзолистых почвах много марганца; солонцы, солонцеватые и засолённые часто имеют повышенное содержание бора; в почвах не слишком удалённых от морских побережий, много хлора.

Однако в подавляющем большинстве почв элементов питания не хватает для формирования хорошего урожая. Чтобы низкое плодородие почвы не лимитировало урожай, в большинство почв требуется регулярно вносить от 6 до 8 макроэлементов. Из микроэлементов почти повсеместно требуется внесение бора, а на кислых почвах – также молибдена. Сера чаще всего вносится в виде сопутствующего элемента с магнием и кальцием, если они даются в виде сульфатов, или в составе простого суперфосфата, в котором много сульфата кальция.

Источник

Химический состав почвы

Наиболее распространенными в почве являются следующие элементы: кислород (49 %), кремний (33 %), алюминий (7,13%), железо (3,80 %), углерод (2,0 %), кальций (1,37 %), калий (1,36 %), натрий (0,63 %), магний (0,63%), азот (0,10%).

Кроме того, в почве находится большая группа химических элементов, содержание которых невысокое (10-2–10-5 %), но они играют биологическую роль, это – бор, медь, марганец, цинк, кобальт, фтор и др.

По валовому химическому составу можно судить о направлении процессов почвообразования, Так, например, накопление кремнезема в верхних горизонтах, а железа и алюминия в средней части профиля свидетельствует о разрушении алюмосиликатов и выносе из верхних горизонтов подвижных продуктов разрушения.

Формы нахождения химических элементов в почве могут быть иными – в составе минералов, органического вещества, в форме гидроксндов и оксидов, солей, в составе почвенных коллоидов и др., а значит, доступность их растениям разная. Поэтому часто важно определить не валовое содержание элемента в почве, а его доступные растениям количества. С этой целью используют различные растворители (растворы солеслабых кислот, щелочей), в вытяжках которых и определяют содержание элементов питания растений. Таким образом, химический состав почвы можно рассматривать как показатель экологического состояния почвы. Часто это состояние оказывается неудовлетворительным с точки зрения минерального питания растений, земледелец оптимизирует эту экологическую функцию почвы с помощью внесения удобрений.

Культурные растения по-разному реагируют на один и тот же уровень содержания в почве доступных (легкорастворимых) элементов питания. Так, наиболее требовательными к пищевому режиму почвы являются овощные и плодово-ягодные культуры, менее требовательны яровые зерновые, лен, травы, промежуточное положение занимают пропашные – картофель, кукуруза.

Источник

Состав почвы

Почва – это сложная динамическая система. Она состоит из минеральных и органических веществ. Минеральные компоненты поступают в почву, в первую очередь, из материнской породы , на которой она образовалась. Органические вещества появляются и развиваются благодаря живым организмам, населяющим почвенный покров. Взаимодействие минералов и органики создает сложный комплекс разных соединений.

В этом разделе мы расскажем, из чего состоит почва. Вы узнаете о ее фазах и их особенностях. Также вы прочитаете о минеральном и органическом составах покрова, их соотношении и характеристиках.

Фазы почвы

Прежде всего мы поговорим о фазах почвы.

Выделяют четыре основных части:

Все они взаимосвязаны и активно влияют друг на друга.

К твердой фазе относятся органические и минеральные вещества. Это частицы разного размера и формы, которые неплотно примыкают друг к другу (глыбы, обломочные породы, глина, песок, пыль и другие). Тем не менее, они создают твердый почвенный каркас, на котором размещаются другие части. Эта фаза определяет петрографический (гранулометрический) состав, структуру, сложение и пористость почвенного покрова.

Сама по себе тве р дая часть является малодинамичной системой. Она же самая объемная – занимает 45-60% покрова. С ней связаны многие физические, физико-химические и химические свойства материала.

Подробнее об этом читайте на нашей странице Твердая фаза почвы.

Жидкая часть – это вода и растворенные в ней соли. Данная фаза формируется из атмосферных осадков, грунтовых вод, конденсации водяных паров. Она составляет около 25% от всего объема почвенного покрова.

Эта фаза считается самой динамичной. Именно из нее растения усваивают питательные вещества. Ведь без достаточного количества влаги нормальное развитие флоры и почвенных микроорганизмов невозможно. Кроме того, жидкая фаза участвует в таких процессах как гумификация и минерализация органических остатков, выветривание, перемещение веществ внутри покрова и формирование почвенного профиля.

Вода является и терморегулирующим фактором. Она определяет расход тепла из почвы и растений вследствие испарения и транспирации. С влажностью покрова тесно связаны его физико-механические свойства (твердость , крошение, липкость и другие). Стоит отметить, что передвижение влаги в почве и по ее поверхности также влияет и на отрицательно сказывающиеся на плодородии процессы. Среди них эрозия и вынос из верхних слоев питательных элементов.

Подробнее об этом читайте на нашей странице Жидкая фаза почвы.

Газообразная часть – это почвенный воздух. Он занимает все поры в почве, не занятые водой.

Эта фаза, как и жидкая, является динамической. Она покрывает 20-25% от общего объема почвы. В отличие от атмосферного воздуха, почвенный беден на кислород. В нем много углекислот. Это объясняется деятельностью микроорганизмов и растений: чем их больше в почве, тем больше кислорода они потребляют и углекислого газа выделяют.

Также в составе почвенного воздуха постоянно присутствуют нелетучие органические соединения (углеводороды жирного и ароматического рядов, сложные альдегиды, спирты и другие). Они , пусть и в небольшом количестве, тоже образуются в процессе жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. Эти вещества поглощаются корнями, способствуя росту растений и повышению их жизнедеятельности.

Подробнее об этом читайте на нашей странице Газообразная фаза почвы.

Все фазы взаимодействуют друг с другом, активно переходят из одной в другую. Это возможно благодаря деятельности живых организмов. Они являются четвертой, живой фазой почвенного покрова. К ней относятся растения, грибы, бактерии, простейшие, мелкие животные. Высокая активность этих организмов доказывает, что все естественные процессы, которые происходят в почве, прямо или косвенно являются биохимическими по своей природе.

Подробнее об этом читайте на нашей странице Живая фаза почвы.

Примерное соотношение всех фаз почвы показано на диаграмме ниже.

Следующее, о чем мы поговорим, – это химический состав почвенного покрова. Он представлен минеральными и органическими веществами. Они сконцентрированы в твердой и жидкой фазах. В синтезе химических соединений принимают активное участие живые организмы.

Минеральный состав почвы

Минеральные вещества составляют 80-90% от общего объема покрова. Они поступают в почву двумя путями – из материнской породы и при полном разложении живых организмов. Из горной по р оды в почву попадают первичные минералы. Они имеют кристаллическое строение и практически не усваиваются растениями. Вторичные минералы аморфные, способны набухать и задерживать воду. Именно они являются источником питательных элементов почвы.

В составе почвы содержатся практически все известные химические элементы. Процентное содержание основных вы найдете в таблице ниже (средние значения).

Кроме того, около 1-3% составляют фосфор, марганец, хлор, азот, сера и микроэлементы (кобальт, фтор, йод, медь, цинк, молибден). Все элементы входят в состав оксидов, гидроксидов, растворимых и нерастворимых солей. Для роста и развития флоры наибольшее значение имеют калий, фосфор, азот, в меньшей мере – кальций и магний. Но в небольших количествах растениям требуются и другие элементы.

Первоисточником всех минералов в почве являются магматические породы. Они составляют 95% от общей толщи литосферы. На долю осадочных пород приходятся оставшиеся 5%. Метаморфические же причисляются к тем материалам , из которых они образовались. Поэтому здесь они в расчет не принимаются.

Подробно о влиянии горных пород на почву и процессы формирования почвенного покрова вы сможете узнать в нашей статье Почвообразующая порода как фактор почвообразования.

Химический состав почв находится в состоянии постоянного изменения. Это связано с непрерывностью процессов выветривания и почвообразования.

Органический состав почвы

Органические вещества составляют от 1-2% до 10-15% почвы. Они образуются при частичном разложении растений, животных и микроорганизмов. В состав почвы входят белки, углеводы, смолы, воски, лигнин, липиды и продукты их распада (спирты, аминокислоты, пептиды, моносахариды). Эти вещества составляют около 10% от всей органики, являются источником минералов и питательной средой для почвенной фауны, бактерий, грибов.

Скорость разложения растительных остатков зависит от содержащихся в них веществ. Так, древесина и хвоя содержат много лигнина, смол и дубильных веществ, но мало белков. Их разложение идет медленно. Остатки же бобовых трав, богатые белками, разлагаются быстро.

Основную часть почвенной органики (80-90%) составляют гуминовые вещества. Они и определяют плодородие грунта.

В группу входят:

• Гуминовые кислоты
  Это вещества темного цвета. Они образуют нерастворимые соли с железом и алюминием. Гуминовые кислоты способны поглощать и задерживать в верхних слоях почвы воду и питательные элементы , затем постепенно их высвобождать. Они участвуют в превращении химических соединений в доступную для растений форму. Эти кислоты играют главную роль в формировании структуры почвы и ее плодородия.
• Фульвокислоты
  Это растворимые вещества желтого цвета. Они быстро вымываются в нижние горизонты, плохо задерживают влагу и минералы, подкисляют почву.
• Гумины
  Это инертные вещества, связывающие минералы. Они не участвуют в почвообразовании.

Помимо соединений, органические остатки всегда содержат некоторый объем зольных элементов. Их количество и состав варьируются в зависимости от вида организмов и условий среды их обитания. В состав золы входят калий, кальций, магний, кремний, фосфор, сера, железо и многие другие элементы, содержащиеся в незначительных количествах. Очень низкая зольность характерна для древесины. Большое количество зольных элементов содержат остатки травянистой растительности.

Знание минерального и органического состава почвы и ее фаз помогает лучше разобраться в свойствах материала, его применении. Отсюда также становится понятно, какими способами можно улучшить плодородие почвенного покрова. Об этом мы у же писали в нашей статье Плодородность почвы: как ее сохранить и повысить. Возможно вам также будет полезна наша статья о кислотности почв. В ней подробно рассказано, как можно регулировать такой показатель как кислотность почвенного покрова, делать почву более кислой или щелочной.

Источник