Что такое валовой состав почвы

Валовой анализ почвы

Валовой анализ почвы имеет своей задачей, как известно, или определение в почве общего количества некоторых соединений (общего количества минеральных соединений, гумуса, углекислоты, почвенных карбонатов, различных простых солей и пр.) или определение элементарного состава почвы (общего количества азота, фосфора, калия, кальция и пр.). С этой целью почву переводят в раствор или путем предварительного разложения ее 33% фтористоводородной кислотой или сплавлением ее с соответствующими солями (например, углекислыми солями калия и натрия).
He входя в рассмотрение высокой научной ценности данного метода для разрешения многих первостепенной важности вопросов теоретического порядка (например, для уяснения характера и сущности почвообразовательного процесса той или иной почвы) и обращаясь к оценке этого метода с точки зрения агрономической, мы должны сказать, что значение его, взятого в отдельности, при разрешении вопросов, связанных именно с плодородием почвы, очень не велико.
Нам уже известно из предыдущего изложения, что далеко не все соединения почвы являются одинаково легко усвояемыми для культурных растений, а некоторые из них представляются и совершенно для них недоступными. А так как валовой анализ почвы дает нам сведения об общем количестве того или другого элемента или того или иного соединения, не разграничивая их на усвояемые и неусвояемые, то естественно будет предположить, что почва, весьма обеспеченная тем или иным питательным веществом (согласно данным, полученным при валовом ее анализе), может оказаться весьма нуждающейся в усвояемых формах именно этого вещества и весьма благодарной за внесение в нее соответствующих удобрений. Мыслимы случаи и обратные, когда в почве будет находиться сравнительно небольшое количество того или другого элемента, но большая часть соединений последнего будет представлена усвояемыми формами; в результате на первой из упомянутых почв растение будет показывать все признаки голодания тем или иным элементом, на второй — будет вполне им обеспечено. Практика сельского хозяйства дает нам в этом отношении целый ряд наглядных примеров. Так, например, на некоторых торфяно-болотных почвах, весьма богатых валовым содержанием азота (доходящего в них до 2—3%), культивируемые растения часто показывают явные признаки голодания именно данным элементом. Объясняется этот факт тем, что большая часть азота в упомянутых почвах заключена в формы сложных органических соединений, из которых, как нам уже известно, высшие растения извлечь необходимый им азот практически не в состоянии. Укажем, далее, на некоторые наши черноземные почвы, весьма богатые общим содержанием фосфора, доходящего в некоторых представителях этих почв до 0,3—0,4%: между тем в агрономической литературе все более начинают накопляться факты, указывающие на резко выраженную потребность со стороны этих почв именно в усвояемых формах фосфора. И здесь объяснение мы находим в том, что большая часть имеющегося в этих почвах фосфора заключена в формы органо-минеральных соединений, недоступных культурным растениям. А. Mayer указывает случай, когда почва, содержащая 3% калия, весьма резко отзывалась на внесение калийных растворимых солей и т. д. Можно привести и целый ряд случаев обратных. Так, тот же исследователь приводит пример нильского ила, который содержал в себе валовое количество калия не более 0,5%, между тем он совершенно не реагировал на внесение в него калийных удобрений, и растения на нем не показывали и признаков калийного голодания. Аналогичные случаи можно умножить примерами почв некоторых поемных лугов, по валовому содержанию весьма часто бедных и азотом и фосфором, но вполне обеспечивающих этими питательными элементами те высокие урожаи органической массы, которые на них получаются.
Все приведенные факты и соображения делают полезным разграничение двух понятий: «богатство» почвы теми или иными веществами и ее «химическое» плодородие по отношению к этим веществам. Если под первым словом понимать общее суммарное содержание в почве того или другого элемента, то под вторым мы будем разуметь лишь то количество последнего, которое в данный момент может служить источником питания для растения или, другими словами, которое представлено в почве в данный момент в усвояемой для последнего форме.
Таким образом, валовой анализ почвы, давая нам представление о богатстве последней теми или иными питательными веществами, вместе с тем не в состоянии ответить на конкретный вопрос — о степени химического плодородия этой почвы, о том, в каком именно элементе будет нуждаться культивируемое на этой почве то или другое растение, какой удобрительный материал надо будет внести и т. д., не говоря уже о том, что при пользовании этим методом, без комбинирования его с другими (см. ниже), остается совершенно без освещения целый ряд многочисленных свойств почвы и явлений, в ней совершающихся, которые, как мы видели выше, играют также весьма важную роль в жизни культурных растений и которые с этой точки зрения также представляются весьма важными факторами плодородия почвы, как, например, физико-механические свойства почвы и пр.
Валовой анализ почвы может дать нам в руки только тогда ценное средство, когда покажет, например, полное отсутствие в почве того или другого элемента. Ho такие случаи принадлежат к величайшим редкостям, а обычно приходится иметь дело со средними «нормальными» почвами, в которых все необходимые для растений питательные вещества находятся обычно налицо, но только последние в различных почвах бывают представлены различными формами соединений. Далее, необходимо указать на возможность открытия валовым анализом в исследуемой почве тех или иных вредных или ядовитых веществ, что может указать на необходимость применения к такой почве соответствующих культур-технических приемов и т. д. С точки зрения такой ограничительной оценки сельскохозяйственного значения валового анализа почв, быть может, отчасти и прав был Pfannstiehl, который указал, что этот метод исследования почв не дает никакого представления о плодородии последних, а может лишь иногда указывать на причины их неплодородия.

Источник

Валовой состав почвы

Результаты валового анализа, выраженные в процентах к сухой почве, позволяют дать заключение о количестве органической и минеральной частей почвы с подразделением последней на отдельные элементы, химически связанную воду и СО2 карбонатов.

Валовой анализ дает представление об элементарном составе почвы, не предрешая вопроса о формах соединений элементов. Изображение валового состава в виде оксидов не означает, что элементы находятся в почве в этой форме. Минеральная часть почвы состоит, как известно, в основном из ряда алюмосиликатов и силикатов (глинистые минералы, слюды т.д.), и лишь небольшая часть некоторых элементов действительно находится в виде оксидов (например, кварц SiO2, лимонит Fe2O3 nH2O). Кроме того, валовое содержание тех или иных оксидов наряду с минеральными соединениями почвы включает зольные элементы, входящие в состав органической части ее. Чем выше содержание органических веществ в почве, тем большая часть валового содержания Р и S, а отчасти R и Ca является компонентом органической части.

Для определения типа почвы необходимо установить характер почвообразовательного процесса, т.е. наличие или отсутствие процессов разрушения минералов и перемещения продуктов разрушения минералов. Иными словами необходимо установить, как изменилась по химическому составу минеральная часть почвы по сравнению с материнской породой. Для этого нужно знать содержание всех элементов в пересчете на безводную, безгумусную и бескарбонатную почву.

При анализе валового состава необходимо обращать внимание на следующие данные:

I)Количество гумуса и характер его изменения по профилю. Различные типы почв характеризуются как различным содержанием гумуса в верхнем горизонте, так и различной скоростью уменьшения его количества с глубиной. Наиболее часто встречаются три типа гумусового профиля:

1. Содержание гумуса постепенно убывает с глубиной. Этот тип гумусового профиля характерен для почв с глубоким проникновением ежегодно отмирающих корней травянистых растений, разлагающихся непосредственно в толще почвы. Таковы черноземы, каштановые почвы, сероземы.

2. Основные запасы гумуса сосредоточены в верхнем горизонте и очень резко уменьшаются с глубиной. Такое распределение гумуса свидетельствует о преимущественном накоплении органических остатков на поверхности почвы и в ее верхних горизонтах, где и развивается процесс гумификации. Примером этого типа гумусового профиля могут быть дерново-подзолистые почвы.

3. При общем резком падении количества гумуса по профилю наблюдается заметное увеличение его на некоторой глубине. Увеличение количества гумуса в средней и нижней частях профиля означает формирование гумусо-иллювиального горизонта за счет растворимых форм его, вымывающихся из верхней части профиля. Этот тип гумусового профиля характерен для подзолистых гумусово-иллювиальных почв, некоторых осолодевших солонцов.

II) Качественный состав гумуса. Для характеристика качественного состава гумуса необходимо располагать данными группового его анализа; некоторое представление о составе гумуса дает отношение С : N. Для вычисления этого отношения необходимо по количеству гумуса определить содержание С (среднее содержание С в гумусе равно 58%), а затем С:N. В среднем в почвах оно равно 10 с колебаними от 5 до 20. Чем уже отношение С:N, тем богаче гумус азотом и тем выше его питательная ценность.

III). Глубина залегания и характер распределения карбонатов по профилю. Эти показатели являются важными классификационными признаками и дают возможность установить степень развития процессов выщелачивания в почве. Обычно карбонатность профиля почвы является следствием карбонатности материнской породы, и в процессе почвообразования наблюдается лишь перемещение карбонатов по почвенной толще. Прежде всего необходимо установить глубину залегания карбонатов (т.е. глубину вскипания), сопоставляя ее с мощностью гумусового профиля. Почвы могут вскипать с поверхности, в верхней, средней или нижней части гумусового горизонта или вне пределов последнего – в горизонте В2 или материнской породе. Затем следует проанализировать характер распределения карбонатов по профилю. Лишь в редких случаях количество карбонатов остается постоянным по всему профилю или несколько увеличено в верхних горизонтах. Чаще всего количество карбонатов увеличивается с глубиной вследствии выщелачивания из верхних горизонтов нисходящими токами влаги. При этом нужно установить, имеется ли в профиле иллювиальный по отношению к карбонатам горизонт, в котором количество карбонатов всегда больше, чем в выше- и нижележащих горизонтах. Карбонатный иллювиальный горизонт характерен для многих типов.

IV). Распределение алюмосиликатной (безгумусной, безводной и бескарбонатной) части почвы по профилю. Является основным показателем наличия или отсутствия процессов разрушения минералов в почве, передвижения продуктов их разрушения вниз. Если по данным валового анализа наблюдается относительно равномерное содержание оксидов составляющих алюмосиликатную часть почвы, по всему профилю вплоть до материнской породы, необходимо сделать заключение об отсутствии процессов разрушения минералов. Если же для профиля характерно неодинаковое содержание основных оксидов, несомненно разрушение алюмосиликатов в процессе почвообразования и вымывание продуктов их разрушения за пределы профиля или в его нижние части. В этом случае верхние горизонты почвы относительно обогащаются кременземом как наиболее устойчивым компонентом минеральной части почвы и обедняются соединениями железа, алюминия и основаниями. В нижних горизонтах наблюдается обратная картина – содержание кремнезема меньше, а соединений железа, алюминия и оснований больше, чем в верхних горизонтах.

V) Абсолютное содержание отдельных оксидов. По этому показателю можно судить о богатстве почвы элементами питания и характере материнской породы. Почвы, богатые элементами питания, содержат много гумуса ( 10-15 %), азота (0,3-0,5%), Р (0,2-0,3%), S (0,1-0,2%). Высокое содержание кремензема в профиле ( до 90-95 %) свидетельствует о формировании почвы на песчаных породах. Повышенное количество карбонатов (до30-40%) – о специфичности материнской породы – ее принадлежности к аллитному типу коры выветривания и т.д.

По данным валового анализа можно вычислить запас каждого элемента питания в отдельных горизонтах или во всем профиле почвы, что дает возможность судить о миграции или аккумуляции элементов в пределах почвенной толщи и о потенциальном плодородии почвы. Для вычисления запаса элемента необходимо знать плотность почвы, мощность горизонтов почвенного профиля и процентное содержание элемента в них. Запасы вычисляют в тоннах на 1 га или в килограммах на 1 м2. Запас элемента в тоннах на 1га вычисляют по формуле: х=dha, где d- плотность горизонта, г/см3; h — его мощность, см; а – содержание элемента, %.

Запас элемента в килограммах на 1 м2 определяют по формуле х=dha/10.

Источник

Способы вычисления валового химического состава почв

Валовой состав минеральной части почв чаще выражают в виде процентного содержания различных оксидов. Подобный способ удобен тем, что позволяет проверить точность анализа простым их сложением, исходя из того, что в сумме оксиды долж­ны составить величину, близкую к 100% (при относительной погрешности методы, составляющего 5% ). Однако конкретные формы соединений в почве более раз­нообразны, а для элементов с переменной валентностью (железо, марганец, сера), кроме того, не всегда известно, в каких они формах при­сутствуют, поэтому такой способ выражения очень усло­вен.

Представление валового химического состава в процентном содержании элементов, а не в оксидах более достоверно. Для такого пересчета процентное содержание оксида умножается на соот­ветствующий коэффициент, представляющий собой частное от деления атомной массы определенного элемента на молекуляр­ную массу соответствующего оксида. Так, для кремния необхо­димый коэффициент вычисляют по формуле:

(молярная масса Si)/(молярная мacca SiO₂) = 28,09/60,06 = 0,468, тогда содержа­ние 77,85% SiO₂ соответствует содержанию 36,43% Si (77,85 · 0,468).

При выражении результатов валового анализа часто воз­никает необходимость в различных пересчетах, в частности на безгумусную, бескарбонатную, а также прокаленную почву. Последний из названных способов включает одновременно и два предыдущих и часто применяемых в практике. Он наиболее целесообразен при сопоставлении валового состава органоаккумулятивных и минеральных горизонтов почвы, особенно для илистой фракции, богатой органическим веществом и прочносвязанными формами воды. При этом более точное представление о перераспределении того или иного элемента по профилю в процессе почвообразования дают данные не о его процентном содержании, а сопоставление запасов в определенных слоях с учетом объём­ной массы. Особенно эффективен этот способ выражения резуль­татов валового состава почвы при резких отличиях в объемной массе по горизонтам почвенного профиля.

При вычислении запаса того или иного элемента его процент­ное содержание должно выражаться на абсолютно сухую, а не на прока­ленную почву. Для расчета запаса элемента можно использовать формулу:

,

где А – запас элемента, г/м 2 , в слое мощностью Н, см; а – содержание элемента в этом слое, % на сухую почву; d_y – плотность почвы в данном слое, г/см 3 . Этот вид расчета также относится к выражению содержания элемен­тов в виде оксидов.

Глеевый процесс — отражение в почвах восстановительной (закисной) среды. В бескислородных условиях оксиды элементов с переменной валентностью (железо, марганец, сера) восстанавливаются в закиси. Почвенная масса приобретает свойство липкости и пластичности. Окраска массы определяется закисью железа и имеет голубоватые, зеленоватые, синие или оливковые тона.

Лессиваж, лессивирование почв (синоним: иллимеризация) – процесс перемещения в профиле почв илистой фракции без ее химического разрушения.

Оподзоливание почв – процесс выноса из верхних горизонтов почвы глинистых частиц, окислов железа и алюминия, щелочных земель и щелочей, приводящий к снижению плодородия этих горизонтов и к накоплению в них кварца. В процессе оподзоливания формируются подзолистые почвы с характерным, чётко дифференцированным на горизонты профилем – ярко белёсым подзолистым горизонтом выноса с непрочной листоватой или плитчатой структурой «А2» и горизонта вмывания «В», а также оподзоленные почвы, входящие в различные другие типы почв. Основными условиями для проявления оподзоливания почв являются: влажный климат, обусловливающий промывной режим почвы, при котором происходит вынос подвижных продуктов почвообразования, и лесная растительность, приводящая к образованию кислых органических веществ, обусловливающих разрушение минеральной части почвы.

Осолодение почв — это проявление в почвенном профиле щелочного гидролиза, приводящее к формированию специфических почв — солодей. Осолодение происходит при рассолении солонцовых почв. Предполагается, что первоначально из ППК вытесняется ион натрия, при сохранении почвенным раствором щелочной реакции. Затем идет процесс разрушения кристаллической решетки минералов и аккумуляция на месте кремнезема. Генетический горизонт приобретает светлую окраску. Почвенный профиль дифференцируется и становится морфологически похожим на оподзоленный. Солоди отличаются от подзолистых почв щелочной реакцией среды в нижней части профиля.

Источник