Почва — четырехфазная система
Почва состоит из четырех фаз: твердой, жидкой, газовой и живой. Твердая фаза почвы — это полидисперсная органоминеральная система, состоящая из первичных, вторичных минералов и органических веществ растительного и животного происхождения, а также продуктов их взаимодействия. Она наименее динамична и образует каркас для других фаз, характеризуется определенными морфологическими признаками, гранулометрическим, минералогическим и химическим составом.
Жидкая фаза почвы— это вода, занимающая часть порового пространства, поступающая в виде атмосферных осадков и из грунтовых вод, содержащая растворенные органические и минеральные вещества и потому названная почвенным раствором. Почвенный раствор характеризуется определенным химическим составом, кислотно-щелочными и окислительно-восстановительными параметрами и другими показателями. Ему принадлежит ведущая роль в химических, биологических, биохимических и других процессах, протекающих в почвах в вертикальном и латеральном (боковом) переносе веществ. Он является непосредственным источником питания растений. Жидкая среда динамична, продукты ее функционирования обновляются в течение суток.
Газовая фаза почвы — это почвенный воздух, заполняющий поровое пространство, свободное от воды. Так же, как и атмосферный, почвенный воздух в основном состоит из азота, кислорода и углекислого газа, но в отличие от атмосферного содержание в нем кислорода и углекислого газа сильно изменяется во времени и в пространстве. Скорость обновления продуктов функционирования газовой фазы в целом сопоставима со скоростью обновления жидкой фазы.
Живая фаза почвы (почвенная биота) — это населяющие почву организмы. К ним относятся микроорганизмы, бактерии, грибы, водоросли, представители почвенной микрофауны; простейшие, насекомые, дождевые черви и др. Отнесение обитающих в почве корней растений к живой фазе почв, так же как и млекопитающих, остается дискуссионным, хотя их вклад в почвообразование очень существенный.
Согласно современным представлениям почва является сложной системой, имеющей многоуровневую структурную организацию. На базе системного подхода были определены иерархические уровни структурной организации почвы (Б.Г. Розанов, 1988). Наиболее низким уровнем является атомарный (радиоактивные изотопы, естественная и искусственная радиоактивность). Следующий уровень — кристалло-молекулярный, или молекулярно-ионный (молекулы и ионы твердой, жидкой, газообразной и живой фазы почв). Третий уровень структурной организации почвы — уровень элементарных почвенных частиц — это фракции разного размера, выделяемые при гранулометрическом анализе (песок крупный, средний, мелкий; пыль крупная, средняя, мелкая; ил). Эти частицы различаются не только размером, но и составом и свойствами. Четвертый уровень — почвенные микро- и макроагрегаты, или структурные отдельности, включающие кроме агрегированных (склеенных) элементарных почвенных частиц специфические новообразования (конкреции, стяжения, пленки и др.). Клеящим веществом в агрегатах являются новообразованные гумусовые вещества, соединения кальция, железа и др.
Пятый уровень организации — почвенный горизонт. Морфологические признаки, состав, строение и свойства генетических горизонтов позволяют диагностировать почвенные процессы и почвенные разности.
Шестой уровень структурной организации — это почвенный профиль (почвенный индивидуум), характеризующий почву как особое природное тело, состоящий из закономерного сочетания генетических горизонтов.
Седьмой и последующие уровни являются уровнями почвенного покрова: элементарный почвенный ареал — участок территории, занятый одной почвой, почвенные комбинации, структуры, включающие два или несколько элементарных почвенных ареалов (сочетания, вариации, комплексы и др.). К последнему уровню следует отнести почвенный покров, или педосферу в целом, как отдельную геосферу Земли, имеющую общепланетарные функции.
Каждый из перечисленных уровней организации требует специальных методов исследования и способов контроля и управления.
Почвы образуются в результате взаимодействия факторов почвообразования. В.В. Докучаевым было установлено пять глобальных факторов почвообразования: климат, растительность и животный мир (биологический фактор), почвообразующие породы, рельеф и возраст страны (время). Впоследствии были добавлены хозяйственная деятельность человека (фактор, ставший в настоящее время глобальным) и ряд локальных факторов, таких как почвенно-грунтовые и грунтовые воды, поверхностные воды половодий и паводков в поймах рек, вулканический фактор в областях действующих вулканов.
Почвоведение изучает почву не только как особое природное тело, но и как средство производства, как предмет труда и как продукт труда. Это связано с тем, что главным функциональным свойством почвы является плодородие, обеспечивающее жизнь на Земле и являющееся результатом жизни. Под плодородием понимается способность почв обеспечивать растения земными факторами жизни, а это: элементы питания, вода, почвенный воздух, стимулирующая способность, теплорегулирующая способность, кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия, энергетические поля, каркас для корневых систем. Кроме того следует различать космические факторы жизни растений (солнечная энергия, свет и тепло) и атмосферные факторы (кислород, углекислый газ, элементы питания).
Плодородие почв — предмет изучения одного из главных направлений прикладного почвоведения — агропочвоведения. Оно зависит от состава и свойств почв, формируется и развивается вместе с развитием почвы в результате взаимодействия факторов почвообразования, поддается количественной оценке и регулированию.
Источник
Состав почвы.
Приготовление субстрата для выращивания рассады декоративных растений — один из самых проблемных моментов. Об это я сломал много копий. Ошибки в приготовлении субстрата принесли мне, наверное, самые большие потери.
Смешивание наугад различных компонентов типа торфа, песка, перегноя не есть хороший вариант. Нужно понимать что и зачем ты делаешь.
Поэтому, сперва изучим теорию.
Почва — очень сложное природное тело. Условно по составу ее можно разделить на четыре фазы: твердую, жидкую, газообразную и живую. Твердая фаза почвы состоит из минеральных и органических веществ. Жидкая фаза почвы — вода и растворенные в ней соли, органические вещества.
Газообразная фаза — воздух, заполняющий свободные от воды поры почвы.
Живая фаза — бактерии, грибы, водоросли и другие простейшие организмы, населяющие почву.
Твердая фаза почвы состоит из частиц различной величины, которые называют механическими элементами. Среди них выделяют физический песок и физическую глину.
Физическим песком называют все механические элементы размером от 1 до 0,01 мм в диаметре, а физической глиной — все частицы мельче 0,01 мм. Крупные механические элементы (диаметр более 1 мм) составляют каменистую часть почвы, или почвенный скелет.
Содержание в почве физического песка и физической глины, выраженное в процентах общей массы абсолютно сухой почвы, определяет механический состав почвы.
По механическому составу почвы делится на:
Механический состав почв оказывает большое влияние на их агрономические свойства. В практике песчаные и супесчаные почвы называют легкими, так как они легко поддаются обработке, а суглинистые и глинистые — тяжелыми (обработка их связанна с большими энергетическими затратами). Легкие почвы рыхлые, хорошо пропускают влагу и воздух, весной быстро прогреваются. Но они плохо удерживают воду, бедны элементами питания растений. Тяжелые почвы плотные, плохо пропускают влагу и воздух, весной прогреваются медленно, поэтому обработку их начитают позже. Содержание элементов питания в них выше, чем в песчаных и супесчаных почвах.
Механические элементы почвы могут склеиваться в агрегаты, или комочки различной величины и формы, называемые структурой. Песчаные и супесчаные почвы, состоящие из не склеенных механических элементов, называются бесструктурными.
От содержания структуры в почве, особенно водопрочной, т. е. устойчивой к размывающему действию воды, во многом зависят условия жизни растений и плодородие почвы.
В агрономическом отношении хорошими считают почвы, состоящие из структуры размером от 10 до 0,25 мм, пористой, водопрочной.
Такая почва достаточно рыхлая, хорошо пропускает и медленно испаряет воду. Заплывания поверхности и образования почвенной корки на таких почвах не происходит. У них отсутствуют поверхностный сток воды и снос почвы. Даже при сильных ветрах структурная почва не распыляется, ее легко обрабатывать, она хорошо крошится. Как правило, структурные почвы более плодородны, чем бесструктурные.
Высокие урожаи сельскохозяйственных культур можно получать и на бесструктурных почвах, но путем больших затрат труда и материальных средств.
В твердую фазу почвы наряду с минеральными веществами входит гумус, или перегной. Так называют почвенные органические соединения, образуемые при разложении органических остатков. В гумусе сосредоточены большие запасы элементов питания, но в недоступной для растений форме. Перевод их в доступную форму происходит медленно под действием микроорганизмов. Содержание гумуса в верхнем горизонте разных почв колеблется от 1 до 5%, реже 15%. Чем больше гумуса в почве, тем она плодороднее.
Все процессы, протекающие в почве, идут при участии воды. Она незаменимое условие жизни растений. Вода в почве вместе с находящимися в ней веществами образует почвенный раствор. Из почвенного раствора растения способны извлекать необходимые элементы питания.
Промежутки между частицами почвы, не занятые водой, заполнены воздухом. Почвенный воздух отличается от атмосферного меньшим содержанием кислорода и большим — углекислого газа.
Для нормального роста и развития растений содержание воздуха в почве не должно быть ниже 10-15% ее объема.
Живую фазу почвы составляют микроорганизмы: бактерии, грибы, водоросли. Большинство бактерий разлагает органическое вещество почвы, превращая его в доступные для высших зеленых растений минеральные формы. Среди бактерий встречаются такие, которые способны усваивать азот из атмосферы (азот-фиксирующие) и делать его доступным для растений. Они живут в клубеньках бобовых растений. В почвах с кислой средой бактерии развиваются слабо, органическое вещество в этом случае разлагают преимущественно грибы. Кроме того, почва служит местообитанием простейших, многих беспозвоночных и некоторых высших позвоночных животных.
Из учебного пособия «Основы сельскохозяйственных знаний» под редакцией Е. В. Колесникова.
Источник
Фазы почвы
Твердая фаза почвы включает минеральную и органическую части. Первая составляет 80–95%, в торфяных почвах – 15–20 %. Источником минеральных веществ являются разнообразные горные породы; первичные и вторичные минералы; источником органических – остатки отмерших растительных и животных организмов, продукты их жизнедеятельности. Эта фаза почвы обеспечивает питание растений, определяет ее водные свойства – влагоемкость, водопроницаемость, поглотительную способность и другое.
Жидкая фаза (почвенный раствор) является активным компонентом почвы. С ее помощью осуществляется перемещение веществ внутри почвы, она обеспечивает растения водой и растворимыми элементами питания. Свойства воды изучены не все даже сейчас. Вода относится к наилучшему природному растворителю и имеет нейтральную реакцию. Но включения (примеси) солей, кислот и щелочей изменяют реакцию почвенного раствора в кислую или щелочную сторону. В почве вода бывает в трех состояниях: парообразном (Н2О), жидком (Н2О)2, твердом (Н2О)3. Жидкая вода диссоциирует: 2Н2О → Н2О++ОН-. Отличают следующие формы воды в почве: а) конституционная, когда гидроокисел – ион (ОН-) входит в состав кристаллической решетки и может быть вытеснена только при нагревании минерала до 800°С; б) кристаллизационная – химически связанная, как в соединении СаСО3 Н2О и вытесняется при t 200°С; в) пленочная – вода, удерживаемая слабыми сорбционными силами, связь рыхлая с минералом, движется под влиянием сорбционных сил; все указанные выше формы воды (а,б,в) – недоступны для корневой системы растений; г) капиллярная – свободная и доступная растениям, движется по порам диаметром до 8 мм; д) гравитационная – свободная и доступная растениям, движется под влиянием капиллярных и гравитационных сил.
Газовая фаза (почвенный воздух) заполняет поры, не занятые водой. Количество и состав почвенного воздуха непостоянны и определяются множеством химических и биохимических процессов, протекающих в почве. Газовая фаза поставляет необходимый почвенной биоте кислород. Без воздуха в порах почвы корневая система не развивается, и растения отмирают. Чем ближе химический состав воздуха почвы к атмосферному, тем лучше условия для развития растений. Воздухопроницаемость почвы зависит не только от объема пор, но и от силы ветра, который выдувает из почвы воздух с повышенным содержанием СО2 и задувает атмосферный воздух с повышенным количеством О2. В почвенном воздухе удерживается больше СО2 (0,2–10%) и меньше О2 (19–20%). При количестве О2 в воздухе почвы около 2,5–5,0 % развивается анаэробный процесс, а при содержании 1% О2 рост корней замедляется. Для улучшения воздушного режима почвы ее необходимо чаще рыхлить.
Живая фаза состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, водоросли, грибы и др.), беспозвоночных (простейшие, черви, моллюски), роющих позвоночных, корневых систем растений. Активная роль живых организмов определяет принадлежность ее к биокостным природным телам.
Источник
Газообразная фаза почвы
Существенным фактором жизненных процессов в почве является ее воздушная или газовая фаза. Свободное пространство между почвенными комочками пронизано воздухом, если только оно не заполнено почвенным раствором.
Воздух в почве находится в трех состояниях: а) свободный, заполняющий свободные промежутки между почвенными частицами и агрегатами; 6) растворенный в почвенном растворе; в) поглощенный или сорбированный твердой фазой почвы.
Все эти состояния воздуха имеют значение в жизни почвы. Воздух поглощается минеральными и органическими коллоидными частицами, причем наибольшее поглощение его производится органической частью и тогда, когда последняя находится в сухом состоянии. По мере увлажнения почвы поглощение воздуха уменьшается. При влажности несколько выше максимальной гигроскопической оно вовсе прекращается. Молекулы воды адсорбируются почвенными частицами сильнее, чем молекулы газов.
Различные газы адсорбируются частицами почвы с различной силой. По способности поглощаться почвой они распределяются в следующем порядке: NH3 > CO2 > O2 > N2 > H2S > CH4. Способность почв адсорбировать газы и удерживать их различна в зависимости от состава коллоидной части. Наибольшее поглощение производится перегноем, а также гидроокисью железа.
При повышении температуры способность почвы удерживать газы понижается. Наибольшее значение для биологии почвы имеет свободный воздух и воздух, растворенный в почвенной воде. Общее содержание свободного воздуха в почве зависит от ее порозности и влажности. Так как воздух и вода занимают одно и то же пространство в почве, то увеличение объема одного из этих компонентов ведет к соответствующему уменьшению другого.
Порозность почв, как отмечалось выше, величина непостоянная, она меняется от разных причин в пределах 25—50% и в редких случаях поднимается до 60%.
Почвенное пространство бывает заполнено почти целиком воздухом только в сухой почве. При поливе или в дождливое время скважины заполняются водой, вытесняя воздух.
По исследованиям А.А. Шмука верхний горизонт почвы (0—10 см) чернозема Предкавказья содержит следующие количества воздуха на 1000 см3 почвы под разными культурами:
Источник