Физические химические свойства почв

ОБЩИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ, ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ

Почва обладает общими физическими свойствами (структура, структурность, водопрочность, плотность твёрдой фазы, плотность сложения, скважность), физико-механическими (связность, прилипание, пластичность, набухание, спелость) и химическими (поглотительная способность, реакция почвенного раствора, плодородие).

Общие физические свойства почв

Структура и структурность.Почва обладаетопределёнными физическими свойствамисреди которых различают структуру и структурность. Структура – это отдельности или агрегаты, на которые распадается почва в спелом состоянии. Структурность – способность почвы распадаться на агрегаты. Различают макро- (диаметр почвенных комочков от 0,25 до 10 мм) и микроструктуру (диаметр комочков 2 за 1 сек. при градиенте температуры в 1º К/м. Она зависит от механического состава, влажности почвы и содержания в ней воздуха.

Теплоёмкость – это способность почвы поглощать тепло и выражается в количестве тепла, которое необходимо для нагревания единицы массы (1 кг) или объёма почвы (1 м 3 ) на 1°С [Дж/(кг · К)]. Теплоёмкость зависит от минералогического и механического составов, влажности почвы и содержания в ней органического вещества.

Отражательная способность– это способность почвы отражать лучистую энергию солнца и выражается через альбедо, которое представляет собой отношение отражённого количества лучистой энергии к общему её количеству. Почвы отражают от 15 до 45% энергии.

Химические свойства почв

К данному явлению можно отнести функции коллоидных частиц, поглотительную способность и реакцию почвенного раствора.

Понятие о коллоидных растворах.Химические свойства почв обусловливаются наличием в ней коллоидных растворов, состоящих из коллоидных частиц чрезвычайно мелких размеров ( 2+ , Мg 2+ , К + , NH₄ + и др.), вносимых человеком в виде минеральных удобрений или освобождающихся при разложении органических удобрений и растительных остатков. Поэтому, чем выше величина обменного поглощения, тем больше катионов удерживает почва, и тем больше, следовательно, в ней запас питательных веществ. Наиболее распространёнными катионами являются Са 2+ , М 2+ , которые присутствуют во всех почвах. Они оказывают положительное влияние на почву. Катионы Са ++ и Mg ++ являются хорошими коагуляторами, способствуют образованию структуры, обеспечивают благоприятные условия для деятельности микроорганизмов.

Органические и минеральные коллоиды вместе с обменно-поглощенными из почвенного раствора катионами называются почвенным поглощающим комплексом.

Биологическая поглотительная способность. Способность почвы накапливать в результате жизнедеятельности растений и микроорганизмов зольные элементы и азот называется биологической поглотительной способностью. Живые организмы избирательно усваивают исходя из физиологической потребности из растворов элементы, переводят их в нерастворимые соединения, тем самым способствуют их аккумуляции в верхних горизонтах почвы.

Реакция почвенного раствора.Одним из основных вопросов агрономического почвоведения является учение о реакции почвы. Большинство растений требует для своего развития нейтральной или слабокислой реакции. Почвенный раствор – это свободная почвенная вода. Большая часть соединений находиться в почвенном растворе в виде ионов. Различают актуальную (или активную), потенциальную, обменную и гидролитическую кислотность.

Актуальная кислотность – это кислотность почвенного раствора. Её величина зависит от количества органических и минеральных кислот в растворе. Выражают её величиной водного рН. Реакция почвенного раствора определяется концентрацией находящихся в нем ионов водорода Н + и гидроксила ОН — . При этом концентрация ионов водорода в чистой воде, имеющей нейтральную реакцию, равна 10 -7 г/л H + . Иметь дело с такими малыми величинами неудобно, то оперируют с отрицательным десятичным логарифмом концентрации H + -иона. Этот логарифм обозначают pH. Поэтому, в нейтральных растворах рН = 7, в щелочных — >7 и в кислых — + и Al +++ , находящихся в поглощённом состоянии в почвенном поглощающем комплексе. Так как прочность связи водорода и алюминия с почвенным поглощающим комплексом различна, то потенциальная кислотность подразделяется на обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность – это кислотность раствора, образующаяся при вытеснении H + и Al +++ нейтральной солью (KCl, NaCl, BaCl₂).

Гидролитическая кислотность – это кислотность раствора, образующаяся при взаимодействии почвы с гидролитически щелочной солью (т.е. солью сильного основания и слабой кислоты).

Повышенная кислотность угнетает деятельность микроорганизмов, питательный режим резко ухудшается. В кислых почвах происходит разрушение её структуры.

Сельскохозяйственные культуры, такие как картофель, овёс, рожь, лён лучше всего развиваются в условиях слабокислой или близкой к нейтральной реакции (pH 5,1-6), а горох, пшеница — при pH 6-7.

Основной мерой борьбы с повышенной кислотностью является известкование почв. Многие почвы обладают щелочной реакцией (pH>7) и для ликвидации щёлочности проводят гипсование почвы.

Буферность почвы – это способность почвы сохранять свою реакцию при сравнительно небольшом добавлении кислот или щелочей.

Плодородие.Почвы в отличие от горной породы обладает важнейшим свойством – плодородием. Плодородие – это способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде и воздухе. В зависимости от происхождения выделяют естественное (природное) и искусственное плодородие.

Естественное, или природное плодородие – плодородие, которое создаётся в почве под влиянием природных факторов почвообразования и которое присуще любой почве как природному телу. Создаётся оно медленно.

Искусственное плодородие– плодородие, которое создаётся при воздействии человека на почву. Мощность его зависит от уровня естественного плодородия и характера воздействия человека на почву.

Выделяют также потенциальное и действительное (эффективное) плодородие. Потенциальное плодородие – плодородие, которое определяется общим (валовым) запасом питательных веществ в почве и которое показывает степень богатства почвы элементами питания. Действительное (эффективное) плодородие – плодородие, которое зависит от количества в почве элементов питания в доступных растениям формах, от содержания воды, кислорода, воздуха и других условий, необходимых для роста и развития растений. Показателем степени его является величина урожая. Фактически эффективное плодородие представляет собой суммарное выражение естественного и искусственного плодородия.

Источник

Физико-химические свойства почвы

Физико-химические свойства почв – совокупность свойств, определяющих способность почвы поддерживать физико-химическое равновесие между фазами почв, составом почвенных растворов и поглощенных оснований в почвенном поглощающем комплексе, кислотно- щелочной и окислительно-восстановительный потенциал, состав и количество доступных растению питательных веществ, буферность почв — способность противостоять изменению свойств почвы при поступлении в нее веществ извне. Каждый тип почв характеризуется своими показателями физико-химических свойств, отличающих его от других типов, что используется в диагностике почв при их классификации.

Поглотительной способностью почвы называется свойство задерживать или поглощать различные вещества, взаимодействующие и соприкасающиеся с ее твердой фазой. Почва способна задерживать или поглощать газы, различные соединения из растворов, минеральные или органические частицы, микроорганизмы и суспензии. Почвой энергично поглощаются и сохраняются главные элементы питания растений – K, N, Ca, Mg, P.

Механическая поглотительная способность – свойство почвы механически задерживать взвешенные в воде вещества, обусловлена механическим составом, структурой, сложением, пористостью и капиллярностью почвы. Почва как фильтр, способна закреплять фильтрующиеся через нее частицы в зависимости от их размеров, диаметров и расположения. Эта способность используется при кольматировании (заилении) песчаных почв и очистке бытовых и технических сточных вод.

Физическая поглотительная способность – свойство почвы поглощать из раствора молекулы электролитов, продукты гидролитического расщепления солей слабых кислот и сильных оснований, а также коллоиды при их коагуляции. При физическом поглощении происходит аполярная абсорция (сгущение молекул на поверхности раздела двух фаз – твердой и жидкой, твердой и газообразной), определяемая наличием ненасыщенной энергии на поверхности почвенных частиц. Эта энергия тем больше, чем тоньше механический состав почвы. Физическая поглотительная способность выше у суглинистых почв и слабее у песчаных. Физическое поглощение защищает водорастворимые соединения от вымывания. Такое поглощение нередко сопровождается коагуляцией коллоидных веществ под воздействием электролитов, что также предохраняет от вымывания водорастворимые соединения. Вот почему химическими мелиорациями можно способствовать коагуляции коллоидов и противодействовать пептизации их.

Химическая поглотительная способность – свойство почвы удерживать ионы в результате образования нерастворимых или труднорастворимых солей. Она заключается в выпадении из почвенных растворов осадков и закрепления их в почве. При взаимодействии растворимых и среднерастворимых солей возникают труднорастворимые соли, которые и присоединяются к твердой фазе почвы. Химическое поглощение происходит в том случае, если анион раствора дает нерастворимое соединение с ионами, находящимися на поверхности твердых частиц почвы.

Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность – свойство почвы обменивать некоторую часть катионов и в меньшей степени анионов из соприкасающихся растворов. Здесь наблюдается физическое и химическое поглощение. Происходит эквивалентный обмен катиононами. Катионы из раствора переходят в слой компенсирующих ионов мицелл почвенных коллоидов, а катионы из слоя компенсирующих ионов – в раствор. Изменяя искусственно реакцию почвенных растворов, можно направленно воздействовать на емкость поглощения, а из необменного состояния катионы перевести в обменные. Перевод в необменное состояние катионов совершается при периодическом высушивании почвы, что объясняется старением и частичной кристаллизацией гелей коллоидов.

Биологическая поглотительная способность связана с жизнедеятельностью организмов почвы (главным образом микрофлоры), которые усваивают и закрепляют в своем теле различные вещества, а при отмирании обогащают ими почву. Растворимые соединения, поступающие из раствора, а также вещества, ассимилируемые организмами из твердой и газообразной фазы почвы, переходят в нерастворимую форму в теле организмов. Благодаря такому поглощению в почве аккумулируются необходимые для растений элементы зольного и азотного питания. Это избирательная поглотительная способность по отношению к элементам питания растений. Особенно большое значение имеет для улучшения бедных питательными веществами легкопромываемых почв.

Почва задерживает бактерии и адсорбирует их как физическая среда. Это свойство более выражено у суглинистых и меньше у песчаных почв. Адсорбирующая способность почв различна по отношению к разным видам бактерий.

Поглотительная способность почв сильнее проявляется в условиях оптимальной влажности почв, когда накапливается перегной и элементы пищи растений и повышается плодородие почв.

Химические свойства почвы определяются процессами, происходящими в основном между ее твердой и жидкой фазами. По закону действующих масс в почве образуются и поступают в раствор различные вещества, в ней устанавливается подвижное равновесие между твердой частью и почвенным раствором. При уменьшении концентрации такого раствора часть веществ поступает в него из твердой фазы почвы и, наоборот, при увеличении концентрации часть веществ выпадает из раствора, присоединяясь к твердой фазе почвы.

В почвенной воде растворимы различные соли и кислоты, которые представляют так называемый почвенный раствор. Он образуется в процессе почвообразования в течение длительного времени в результате движения воды в почве и смачивания ее. Соли растворяются под действием кислот, коалинизации, окислительно- восстановительных процессов, гидролиза веществ и т.д. Почвенный раствор по составу и концентрации определяется взаимодействием почвы, воды и организмов, которое состоит в растворении минеральных и органических веществ, пептизации, коагуляции и обмене ионами растворов с почвенными коллоидами.

Реакция почвенного раствора создается при взаимодействии почвы с водой или растворами солей, характеризуется концентрацией водородных и гидроксильных ионов. Реакция может быть кислой, щелочной или нейтральной. В последнем случае концентрация ионов Н+ и ОН- одинакова. Реакция почвенного раствора выражается символом рН – десятичным логарифмом с обратным знаком, показывающим степень концентрации Н в почвенном растворе, или количеством Н- иона в листе раствора.

Различают активную (актуальную) и потенциальную кислотность. Активная кислотность возникает за счет слабых кислот (главным образом углекислоты, органических кислот), а также кислых солей и минеральных кислот, особенно H2SO4 . Эта кислотность обнаруживается действием воды на почву, поглощающий коллоидный комплекс которой не насыщен основаниями.

Способность почвенной суспензии противостоять изменению ее активной реакции (рН) при внесении в почву кислот или щелочей называется буферным действием. В следствие буферности почва обладает относительно устойчивой реакцией почвенного раствора. Буферное действие присуще твердой фазе почвы и зависит от ее химического, коллоидного и механического состава.

Источник

Физические химические свойства почв

Информационно-аналитический портал
для крестьянских фермерских хозяйств

Главная

Доска объявлений

Новости

Аграрные форумы

Зерно-Weekly

Каталог организаций

Контакты

Виды деятельности

	Растениеводство
	Хранение урожая
	Кормопроизводство
	Животноводство
	Птицеводство
	Звероводство
	Рыбоводство
	Сельхозтехника
	Удобрения
	Кондитерские изделия
	Ноу хау

Авторизация

14 Ноябрь 2012 г. 21:28

Состав и свойства почвы

Состав и свойства почвы

Почва. Это природное образование, состоящее из почвенных горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под воздействием воды, воздуха и живых организмов.

Химический состав почвы. Почву образуют разнообразные по составу минеральные и органические вещества. При изучении химического состава почвы определяют следующие 11 элементов: Si, Al, Fе, Ca, Мg, К, Na, S, Т, Ti и Mn. Анализ данных химического состава позволяет установить общее содержание в почве того или иного элемента, степень обогащения им почвы и определить характер изменения его содержания с глубиной, а следовательно, установить направленность почвообразовательного процесса.

Для питания растений необходимы следующие элементы: N, Р, Ca, Mg, S и Fe. Часть из них присутствует в почве в большом, другая — в незначительном количестве. Чаще всего растения испытывают недостаток в азоте, фосфоре и калии. Содержание тех или иных элементов в почве различно и зависит от условий образования и свойств почвы. Так, черноземы содержат 0,4. 0,5 % N, 0,2. 0,3 % P₂O₅ ,0,1 . 0,3 % SO₃, в то время как в дерново-подзолистых почвах количество азота не превышает 0,1 . 0,2 %, фосфора — 0,1 . ..0,3 % и т. д. Степень обеспеченности почвы питательными веществами зависит не только от их содержания в почве, но и от формы химических соединений, в которых они находятся, так как доступность тех или иных соединений для растений различна.

Физические свойства почвы. К ним относятся плотность твердой фазы, объемная масса и пористость.

Плотность твердой фазы — это отношение массы почвы к массе равного объема воды. Плотность твердой фазы зависит от минералогического состава почвы и содержания в ней органического вещества. Плотностью сложения почвы называется единица объема сухой почвы в естественном (ненарушенном) сложений.

Объемная масса почвы — это масса 1 см 3 абсолютно сухой почвы в граммах при естественном сложении. Чем меньше объемная масса, тем богаче может быть почва водой и воздухом.

Пористостью (скважностью) почвы называют общий объем всех пор в почве, выраженный в процентах к ее общему объему.

Твердая часть почвы состоит из минеральных и органических веществ.

Минеральные вещества почвы. Они представляют собой измельченную в разной степени материнскую почвообразующую породу, на долю которой приходится 80. 97% всей твердой части. В результате выветривания в почвообразующей породе образуются простейшие соединения, легкорастворимые в воде. Минеральная часть почвы состоит из песка, пыли и глины. Все механические частицы размером от 0,01 до 1 мм называют песком, а менёе 0,01мм — глиной. Соотношение в почвах частиц крупнее и мельче 0,01 мм характеризует их гранулометрический состав, который оказывает большое влияние на их свойства.

По механическому составу почвы подразделяют на песчаные связные (содержание глины 5. 10%), супесчаные (глины 10. 25 %), легкосуглинистые (глины 20. 40 %), среднесуглинистые (глины 40. 55 %), легко — и тяжелоглинистые (глины 60. 97 %). Песчаные и супесчаные почвы называют легкими, так как они легко поддаются обработке, а суглинистые и глинистые — тяжелыми, так как их обработка связана с большими энергетическими затратами. Легкие почвы — рыхлые, хорошо пропускают влагу и воздух, весной быстро прогреваются. Но они плохо удерживают воду, бедны элементами питания. Тяжелые почвы — плотные, плохо пропускают влагу и воздух. Вода в них может застаиваться, а почва заболачиваться. Весной тяжелые почвы прогреваются медленно, поэтому их обработку начинают позднее. Содержание элементов питания в них выше, чем в песчаных и супесчаных почвах.

В твердую часть почвы входит также перегной, в котором содержатся многие элементы питания растений, но в недоступной для них форме. Под воздействием микроорганизмов медленно происходит переход их в доступную форму. Содержание перегноя в верхнем горизонте почв неодинаково и обычно колеблется от 1 до 5 %, но иногда достигает и 15 %. Чем больше перегноя в почве, тем она плодороднее.

Надо отметить, что в некоторых почвах содержание в твердой части минеральных веществ небольшое (15 . 20 %). Это болотные или торфяные почвы, содержащие большие массы неразложившихся или полуразложившихся растительных остатков, пропитанных перегноем и обычно избыточно увлажненных. После осушения болотные почвы используют в сельском хозяйстве.

Жидкая часть почвы. Это вода и растворенные в ней вещества и соединения, образующие почвенный раствор, из которого растения получают необходимые элементы питания. Содержание воды в почвах может колебаться от десятых долей процента до 40…60 %, что зависит от гранулометрического состава почвы и количества перегноя.

Газообразная часть. Это почвенный воздух, который заполняет все поры и пустоты почвы. Почвенный воздух отличается от атмосферного меньшим содержанием кислорода и большим диоксида углерода, который выделяют разлагающиеся растительные остатки и живые организмы при, дыхании, В почвенном воздухе обычно встречаются аммиак, иногда метан и другие газы. Чем влажнее почва, тем меньше в ней воздуха, так как вода вытесняет его из почвенных пор. Для нормального роста и развития растений содержание воздуха в почве не должно быть ниже 10. 15 % ее объема.

Живая часть почвы. Она состоит из микроорганизмов, червей, личинок, насекомых и др. В каждом килограмме почвы находятся миллионы различных микроорганизмов. Они сосредоточиваются у корней растений, где добывают себе пищу из отмерших частей корней и создают новые органические вещества.

Состав почвы постоянно трансформируется под воздействием воды, тепла и живых организмов, при этом происходят изменения в ее физических свойствах и химическом составе. Кроме того, преобразовывает почву и человек, обрабатывая, удобряя и эксплуатируя ее.

Водные свойства почвы. Влагоемкостью называют количество воды, которое почва может удерживать в себе. Вычисляют влагоемкость (% к сухой почве) по формуле

где P — пористость, % объема почвы;

V- плотность сложения, г/см 3 .

Влажностью называется общее количество воды, содержащееся в почве. Влажность — непостоянная величина и в одной и той же почве может колебаться от полной влагоемкости в дождливое время года до ничтожно малых величин в период засухи.

Водопроницаемостью почвы называется ее способность впитывать и фильтровать воду.

Воздушные свойства почвы. К ним относятся воздухоемкость и воздухопроницаемость.

Воздухоемкость — способность почвы содержать то или иное количество, воздуха.

Воздухопроницаемость — способность почвы пропускать через себя воздух. Она зависит от гранулометрического состава и структуры почвы. В целом количество воздуха в почве может колебаться от 0 до 40 % объема почвы.

Тепловые свойства почвы. Основной источник теплоты для прогревания почвы — энергия Солнца, количество которой определяется географическим положением местности.

Теплоемкость — это количество теплоты в джоулях, которое необходимо для нагревания 1 г (массовая теплоемкость) или 1 см 3 (объемная теплоемкость) почвы на 1 °С. Она сильно колеблется не только от соотношения твердой, жидкой и газообразной фаз, но и от состава этих фаз. С увеличением влажности почвы теплоемкость быстро возрастает, поэтому песчаные легко пересыхающие почвы быстрее прогреваются («теплые» почвы), чем влажные глинистые («холодные» почвы).

Теплопроводность — способность почвы проводить теплоту от теплых слоев к холодным. Поэтому сухие и плотные почвы быстро проводят тепло, но и быстро его теряют, чего можно избежать, если верхний слой почвы взрыхлить (боронование, шлейфование и т. п.). Рыхлые, переувлажненные и богатые органическим веществом почвы медленно прогреваются, но дольше сохраняют тепло.

Притекающая к поверхности солнечная энергия не вся поглощается почвой (теплопоглощение), а часть ее отражается в пространстве и теряется безвозвратно.

Плодородие почвы. Это ее способность удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла и питательными веществами, необходимыми для нормальной жизнедеятельности.

Различают естественное (потенциальное) и эффективное (искусственное) плодородие почвы.

При правильном использовании и охране почв их плодородие повышается — происходит воспроизводство, плодородия. Интенсивное земледелие предполагает расширенное воспроизводство плодородия почв, что особенно важно, для почв с низким естественным плодородием.

Источник

➤