Глинистая почва химический состав

Глинистая почва химический состав

Глава 3. МИНЕРАЛЬНАЯ ФАЗА ПОЧВЫ И ЕЁ СОСТАВ

§1. Химический и минералогический состав почвы

Почва состоит из четырех фаз: твердой, жидкой, газообразной и живой (рис. 3). Твердая часть в свою очередь подразделяется на минеральную и органическую часть и составляет 50 % от общего объема почвы. В гумусовых горизонтах на долю минеральной части приходится 87 – 98 %, органической – только 2 – 13 %, в более глубоких доля минеральной части возрастает до 99 –100 %.

Поскольку почва есть продукт изменения горной породы, то она наследует в общих чертах химический и минералогический состав этой породы. В состав почвы входят все химические элементы периодической таблицы. Основу твердой части составляют: О (47,0 %), Si (33,0 %), Al (7,13 %), Fe (3,8 %), Ca (1,37 %), K (1,36 %), Н (1 %), Na и Mg (по 0,63 %), на остальные элементы приходится около 4 %, из них на С приходится 0,023 %, на N₂ – 0,002 %, на Р – 0,081 %, на S – 0,085 %.

Химические элементы и их соединения образуют минералы, а они в свою очередь объединяются в горные породы. Минералы – однородные по химическим свойствам природные тела с определенными физическими свойствами, образовавшиеся в земной коре при различных физико-химических процессах. Известно около 4000 минералов, но из них в состав горных пород входит около 50.

Минералы горных пород по химическому составу делятся на следующие классы:

1. Самородные элементы: минералы, находящиеся в свободном состоянии: золото, платина, серебро, из металлоидов – сера, графит, алмаз, составляющие менее0,1% массы земной коры, преимущественно редкие.

2. Сульфиды – соли сероводородной кислоты, составляющие 0,25% массы земной коры, в основном руды (пирит FeS₂ или железный или серный колчедан, халькопирит CuFeS_2, или медный колчедан, галенит PbS, или свинцовый блеск, киноварь HgS).

3. Галогениды – соли галоидноводородных кислот (HCl, HF), относятся к вторичным минералам, образующимся при осаждении из растворов (галит NaCl или каменная соль, сильвин KCl, флюорит CaF₂, или плавиковыйшпат).

4. Оксиды и гидроксиды – широко распространенные породообразующие минералы, играющие важную роль в геологических процессах (кварц SiO₂ – самый распространенный породообразующий минерал 65 % в земной коре, халцедон SiO₂, опал SiO₂•nH₂O, илигидроксид кремния, магнетит F₃O₄, или магнитный железняк, гематит Fe₂O₃ – красный железняк, лимонит 2Fe₂O₃•3H₂O, или бурый железняк, корунд Al₂O₃, боксит Al₂O₃•2H₂O, пиролюзит MnO₂, или марганцевая руда).

5. Карбонаты – соли угольной кислоты (кальцит CaCO₃, или известковый шпат, магнезит MgCO₃, доломит CaMg(CO₃)₂, сидерит FeCO₃, или железный шпат).

6. Сульфаты – соли серной кислоты (гипс CaSO₄•2H₂O, мирабилит Na₂SO₄•10H₂O, или глауберова соль).

8. Нитраты – соли азотной кислоты (натриевая селитра NaNO₃, калиевая селитра KNO₃).

9. Силикаты и алюмосиликаты – самые распространенные в природе минералы, они составляют 95 % массы земной коры (полевые шпаты – ортоклаз K(AlSi₃O₈), слюды – мусковит KАl₂[AlSi₃О₁₀], или бесцветная слюда, биотитK(Mg,Fe)₃[Si₃Al₁₀](OH)₂),или черная слюда).

10. Органические соединения – это углеводородные соединения, образовавшиеся из отмерших остатков биоты (нефть, ископаемые угли, янтарь).

По происхождению минералы делятся на первичные, или магматические, образовавшиеся в недрах Земли при затвердевании магмы в определенных температурах и давлении, и вторичные, или экзогенные, претерпевшие химические изменения, из которых формируются рыхлые осадочные породы. Наиболее распространенными первичными минералами являются кварц, полевые шпаты, слюды, преобладающие в крупных фракциях почвы. От количества первичных минералов зависят физические свойства почв, и они являются резервным источником зольных элементов питания растений, в результате их видоизменения образуются вторичные минералы. Вторичными минералами являются минералы простых солей, минералы оксидов и гидроксидов, глинистые минералы. Минералы простых солей (кальцит, магнезит, доломит, гипс и др.) определяют качественный и количественный состав засоления почв. Минералы оксидов и гидроксидов благодаря своей огромной поверхности поглощают много фосфора, делают его малодоступным растениям. Глинистые минералы (монтмориллонит, каолинит, гидрослюды и др.) преобладают в тонкодисперсных фракциях, в сочетании с гумусовыми кислотами способствуют улучшению водно-физических свойств почв, являются источниками элементов минерального питания для растений, обусловливают поглотительную способность почв.

§2. Гранулометрический состав почвы

Твердая фаза почвы состоит из частиц различной величины, которые называются механическими элементами и могут быть органическими, минеральными и органо-минеральными. Соотношение частиц разного диаметра, выраженное в процентах, называется гранулометрическим (механическим) составом почвы. В почве соотношение частиц разного диаметра зависит в значительной мере от того, на какой материнской породе она формируется и очень мало меняется в процессе почвообразования. Так, кислые, богатые кварцем породы дают много крупного песчаного материала, элювий основных, богатых легко выветривающимися минералами пород (известняк) дает много тонкодисперсных частиц.

Свойства механических элементов зависят от их размеров. Близкие по размерам элементарные частицы объединяются во фракции. Группировка частиц по размерам во фракции называется классификацией гранулометрических элементов. Наиболее широко применяется классификация, разработанная Н.А.Качинским (табл.1).

Несмотря на некоторую условность границ фракций, в целом данная классификация отражает реально существующие различия в свойствах частиц разного диаметра, что в свою очередь определяет свойства почвы в зависимости от преобладания той или иной фракции в составе почвы.

Камни и гравий представлены обломками горных пород и минералов, большое содержание этих фракций придает почвам неблагоприятные физические свойства – провальную водопроницаемость, отсутствие водоподъемной способности и низкую влагоёмкость, затрудняет использование сельскохозяйственных машин и орудий, является механическим препятствием для роста и развития растений. В малом количестве рыхлят почву.

Песчаные фракции состоят из обломков первичных минералов с преобладанием кварца, имеют высокую водопроницаемость, слабое набухание, непластичны. Однако в отличие от гравия обладают некоторой влагоемкостью и капиллярностью, поэтому на природных песках возможно выращивание сельскохозяйственных растений.

Пыль крупная по минералогическому составу и некоторым физическим свойствам мало отличается от песка, непластична, слабо набухает и обладает невысокой влагоемкостью.

Пыль средняя и мелкая состоит из первичных и вторичных минералов. В связи с этим она способна к коагуляции и структурообразоваиию, обладает поглотительной способностью, обогащена гумусовыми веществами, имеет повышенную пластичность, связность и водоудерживающую способность. Однако почвы с высоким содержанием этих фракций имеют такие неблагоприятные свойства, как низкая водопроницаемость, липкость, высокая набухаемость. Такие почвы содержат много недоступной для растений воды.

Илистая фракция состоит преимущественно из высокодисперсных вторичных минералов, имеет большое значение в плодородии почв, обладает высокой поглотительной способностью, содержит много гумусовых веществ, элементов минерального питания, активно участвует в структурообразовании.

На практике часто упрощают классификацию Н.А.Качинского и подразделяют все элементы на крупнозем (скелет или каменистая часть почвы > 1 мм) и мелкозем ( 80 %.

В Республике Беларусь, где преобладают песчаные и супесчаные почвы (рис.4), учитывают каждый процент глины, классификация почв по механическому составу несколько иная (табл. 2).

Различные по гранулометрическому составу почвы значительно отличаются по содержанию элементов питания, водным, воздушным и тепловым свойствам и по сопротивляемости обработке делятся на легкие и тяжелые.

Легкие почвы – песчаные и супесчаные – легко обрабатываются, весной быстрее прогреваются, полевые работы на них можно проводить раньше. К отрицательным свойствам песчаных и супесчаных почв относятся невысокое содержание гумуса и элементов питания, низкая влагоемкость и поглотительная способность. Эти почвы считают бедными и сухими.

Классификация почв Беларуси по гранулометрическому составу

Содержание физической глины (в % от веса почвы)

Для повышения плодородия легких почв необходимо применять органические и минеральные удобрения, возделывание бобовых для запахивания в качестве удобрений – эффективная мера повышения их плодородия. Иногда применяют глинование. Тяжелые почвы – глинистые и тяжелосуглинистые – содержат много элементов питания, но отдают их с трудом, имеют плохие водно-физические свойства. Во влажном состоянии они вязкие, липкие, при высыхании становятся твердыми, тяжело обрабатываются. Для повышения плодородия тяжелых почв необходимо улучшать их структуру путем систематического внесения органических удобрений. Среднесуглинистые и легкосуглинистые почвы сочетают достоинства легких и тяжелых почв и обладают наиболее благоприятными водно-воздушными, питательными, тепловыми свойствами.

Вместе с тем следует учитывать, что в различных климатических условиях значение одного и того же гранулометрического состава проявляется по-разному. В северных областях, где короткое лето и недостаток тепла, легкие почвы ценятся за способность быстро прогреваться, что позволяет раньше провести посев и увеличить продолжительность вегетационного периода. В районах засушливого климата предпочтительнее почвы тяжелые при условии их оструктуривания. Различные сельскохозяйственные культуры также неодинаково относятся к гранулометрическому составу почв. Так, люпин, сераделла, сорго, картофель, кукуруза, гречиха, просо – предпочитают легкие почвы. Пшеница, ячмень, свекла капуста дают устойчивые урожаи на среднесуглинистых почвах, а овес – даже на тяжелосуглинистых и глинистых.

Механический состав почв можно определить и непосредственно в поле. Перед собственно определением механического состава небольшой образец почвы смачивается водой и размешивается до консистенции густого теста – вода из почвы не отжимается, но почва блестит и мажется. Раскатывается на ладони в шнур и сворачивается в колечко. Толщина шнура около 3 мм, а диаметр кольца около 3 см. По признакам, приведенным на рис. 5, определяется гранулометрический состав.

Рис. 5. Мокрый способ определения механического состава почв в поле

Гранулометрический состав имеет большое значение для почвообразовательного процесса и влияет на следующие свойства почв: 1) водопроницаемость и скорость фильтрации воды; 2) водоподъемную силу; 3) влагоёмкость; 4) аэрацию (воздухообеспеченность); 5) набухание и усадку; 6) тепловые свойства; 7) структурность; 8) способность накопления гумуса; 9) запасы питательных элементов и их доступность растениям; 10) затраты энергии на обработку.

Знание гранулометрического состава почв позволяет определить оптимальные сроки сельскохозяйственных работ, дозы и сроки внесения удобрений и весь комплекс мероприятий по рациональному использованию и охране почв.

Источник

Характерные глинистые почвы, состав, структура и местоположение

глинистые почвы это те, в составе частиц (текстуры) которых преобладают частицы диаметром менее 0,002 мм (так называемые глины). Когда преобладание глин очень велико, рассматриваются тяжелые почвы из-за их высокой плотности.

Глины очень важны для плодородия почвы. Они удерживают минеральные соли, образуя агрегаты с перегноем (коллоидная фракция разложившегося органического вещества) и хорошо удерживают влагу.

С другой стороны, чрезвычайно глинистые почвы представляют проблему для сельского хозяйства из-за их плохой инфильтрации. Наиболее характерными глинистыми почвами являются почвы Vertisols (вспенивающиеся глины)..

Этот тип почвы распространен по всей планете. Среди видов, которые наиболее культивируются в этих местах, выделяется рис. Другие, такие как ананас и каучук, также имеют хорошее производство.

• 1 Характеристика глинистых почв
  • 1.1 Свойства глин
  • 1.2 Текстура
  • 1.3 Пористость: проницаемость и аэрация
  • 1.4 Катионообменная емкость
  • 1.5 Влияние на микробиоту почвы
  • 1.6 Бак для воды
• 2 Композиция
• 3 Структура
  • 3.1 Глино-гуминовый комплекс
  • 3.2 Расширяемые глины
• 4 Местоположение
  • 4.1 В профиле
  • 4.2 Физиография
  • 4.3 География
• 5 культур
• 6 Ссылки

Характеристика глинистых почв

Свойства глин

Большая активная площадь поверхности и высокая обменная способность глин являются ее наиболее важными свойствами с эдафологической точки зрения. Эти свойства определяются его малым размером, отрицательным электрическим зарядом и электрической проводимостью..

Глины дают почве низкую проницаемость, высокую водоудерживающую способность и запас питательных веществ. Это делает их потенциальную рождаемость высокой.

С другой стороны, они обеспечивают плохую аэрацию и подвержены эрозии от низкой до средней..

Физико-химические свойства глинистой почвы зависят от минералогического состава почвы, особенно от преобладающего типа глины. Так, например, аллофан благоприятствует катионообменной емкости, пористости, удержанию влаги и структуре.

В то время как каолинит обладает низкой катионообменной способностью, низким удерживанием элементов и регулярным структурированием.

текстура

Ключевой категорией для почвы, которая должна быть определена как глина, является текстура. Это относится к доле песка, ила и глины в почве. Каждый из этих элементов является категорией размера частиц.

Если глинистые частицы составляют от 25 до 45% всех частиц, присутствующих в почве, их можно считать глинисто-песчаными, глинисто-глинистыми или глинисто-иловыми. Если глины превышают 45% от общего состава, мы находимся в глинистой почве из мелкой глины.

Пористость: проницаемость и аэрация

В той степени, в которой содержание глины определяет текстуру и структуру почвы, оно влияет на ее пористость.

Из-за своего малого диаметра частицы глины оставляют очень маленькие поры. Это препятствует циркуляции воды и воздуха в почвенной матрице. Эти условия вызывают насыщение почвы, что может привести к застою воды на поверхности, поскольку инфильтрация не происходит..

Если поры почвы насыщаются водой, ризосфера становится бескислородной (при недостатке кислорода). В этих условиях большинство культурных растений испытывают серьезные трудности в развитии..

В присутствии гумуса глина выражает свое положительное измерение. Глинисто-гуминовый комплекс образуется и агрегаты крупнее. Поэтому поры также больше и улучшают проницаемость и аэрацию

Емкость катионного обмена

Если глины и органическое вещество не удерживают катионы, они будут уноситься водой в направлении более низких горизонтов (выщелачивания), влияющих на плодородие почвы. Способность катионного обмена обусловлена ​​отрицательными электрическими зарядами, которыми обладают как гумус, так и почвенные глины..

PH почвы может влиять на емкость катионного обмена. Это зависит от типа глины, присутствующей в почве.

Когда возникают каолинит и аллофан, отрицательный электрический заряд изменяется в зависимости от pH. Принимая во внимание, что при наличии расширяющихся глин в соотношении 2: 1 нагрузка постоянна при любом значении pH.

Влияние на почвенную микробиоту

Микроорганизмы почвы устанавливают тесную связь адгезии и разделения с частицами глины. На этой поверхности происходят процессы ионного обмена, которые захватываются или выделяются микроорганизмами..

Бак для воды

Из-за своей низкой проницаемости глинистые почвы идеальны как естественные или искусственные залежи воды. Некоторые водоносные горизонты определяются наличием глинистого горизонта на определенной глубине.

состав

Большинство глин относится к группе филлосиликатов (силикатов чешуйчатой ​​формы). Существуют различные типы в зависимости от количества листов, которые формируют его структуру. Среди наиболее распространенных — мусковит, каолинит, биотит, хлорит, вермикулит и монтмориллонит..

Другие глинистые группы средней распространенности — оксиды кварца. Среди наименее часто встречаются полевой шпат, гематит, гетит, кальцит, гипс и галит.

В глинистых почвах пирокластического происхождения (вулканический пепел) есть кристобалит и аморфные материалы.

Из-за коллоидной природы своих частиц глинистые почвы сохраняют большое количество минералов. Глинистые почвы имеют тенденцию удерживать железо (Fe) и в меньшей степени алюминий (Al)..

Поскольку глинистые почвы сохраняют много влаги, происходят процессы окисления. Гидратированные оксиды железа дают этим почвам желтый или красноватый цвет

структура

Глино-гуминовый комплекс

Глины в сочетании с органическими веществами способствуют стабильности структуры почвы. В большинстве случаев именно глинисто-гуминовый комплекс способствует образованию почвенных агрегатов. Напротив, натрий делает глину нестабильной.

Если субстрат сделан исключительно из глины, он не будет иметь структуры и не позволит проникнуть в воду. Это приведет к уплотнению и упрочнению.

Расширяемые глины

Почва с растяжимыми глинами в сезонном тропическом климате претерпевает радикальные структурные изменения в зависимости от условий влажности.

В сезон дождей глины расширяются и почва имеет тенденцию к затоплению, она мягкая, липкая и пластичная. В сухой сезон глины сжимаются, показывая сухие, твердые и с большими трещинами.

место

В профиле

В полном профиле почвы глины расположены главным образом в горизонте B или в горизонте накопления или осадков. Это связано с его небольшими размерами, что приводит к его вымыванию с поверхности.

физиография

В декантирующих ландшафтах на равнинах с крупными реками переливы распределяют частицы в зависимости от веса. В этом смысле глины, будучи наименьшими, в конечном итоге оседают от берега реки в низких областях.

Точно так же в ландшафте гор и долин глины будут стремиться поселиться в последних.

география

В географическом плане его распределение очень изменчиво. На всех континентах глинистые почвы.

Вертисолы присутствуют в разных широтах и ​​занимают около 335 миллионов гектаров по всему миру. По оценкам, потенциал сельхозугодий составляет 150 миллионов гектаров. В тропиках они покрывают около 200 миллионов гектаров; четверть этого считается сельскохозяйственно полезным.

культуры

Осушение и кислотность являются основными элементами, которые необходимо учитывать при использовании глинистых почв для сельского хозяйства..

Урожай для глинистых почв — рис. Вы также можете выращивать хлопок, сахарный тростник и сорго при правильной обработке.

Некоторые кислотоустойчивые и нетребовательные культуры, такие как ананас, каучук или африканская пальма, могут быть получены на некоторых типах глинистых почв..

В пределах постоянных культур некоторые фруктовые деревья адаптируются к глинистым почвам. Среди фруктовых деревьев умеренного климата: яблоня, груша, айва, фундук и ореховое дерево. Лесные насаждения одинаково жизнеспособны.

Для выпаса видов Brachiaria (Пример: Б. гумидикола) и Paspalum (Пример: P. fasciculatumтерпеть избыток воды.

Источник