Химия почв. Учебник

В учебнике последовательно излагаются вопросы истории химии почв, ее использования в практике сельского хозяйства, химические свойства и состав главнейших типов почв, ведущие химические процессы и химические равновесия в почвах, фундаментальные законы ионообменной способности почв, формирования кислотности и щелочности, окислительно-восстановительных режимов. Изложены осиозь строения и формирования специфических гумусовых веществ и глинистых минералов. Рассматриваются прикладные проблемы химической мелиорации почв и охраны почв от техногенных нагрузок.

Химия почвы является разделом почвоведения, изучающим химические основы почвообразования и плодородия почв. Химические свойства почв и показатели химического состояния почв используются почвоведами всех направлений, независимо от их узкой специализации, для решений вопросов генезиса, классификации почв, бонитировки почв, при разработке мелиоративных мероприятий и рекомендаций по химизации земледелия. В последние годы исключительно актуальной стала новая задача — разработка теоретических основ и методов охраны почв от химического загрязнения. Решение практически всех задач химии почв основывается на использовании законов почвоведения, современной теоретической химии и инструментальных экспрессных методов химического исследования и анализа почв. В современной химии почв можно выделить четыре главных направления: учение о почвенной массе, химия почвообразовательных лроцессов, химические основы плодородия и аналитическая химия почв. Все эти направления освещены в настоящем учебнике, хотя из-за ограниченного объема многие положения обсуждаются только на отдельных примерах.В двух первых главах дан краткий очерк истории химии почвы и рассмотрены фундаментальные понятия об элементном и фазовом составах почвы. В последующих главах обсуждаются роль и функции отдельных элементов и их соединений в формировании свойств почв и их генезисе. Химические элементы рассматриваются последовательно в •соответствии с их положением в периодической системе Д. И. Менделеева. Специфические свойства почв, такие как ионообменная способность, почвенная кислотность, окислительно-восстановительный потенциал, гумусное состояние и др., обсуждаются после той группы химических элементов, которая играет наиболее важную роль в проявлении данного свойства. Такое расположение материала позволяет более четко выявить функции элементов каждой группы и связать их с общими химическими свойствами элементов.Следует обратить внимание, что формы соединений химических элементов и химическая характеристика почв даются преимущественно на примере почв бореальных, суббореальных и некоторых субтропических поясов; почвы полярных и тропических поясов почти не затрагиваются, хотя общие закономерности химии почв могут быть распространены и на эти почвы.В основу учебника положен курс лекций, который автор читает много лет на факультете почвоведения Московского университета. Настоящий учебник может быть также использован как учебное пособие для студентов ряда специальностей географических и биологических факультетов университетов, почвенно-агрохимических факультетов сельскохозяйственных вузов, а также для аспирантов и слушателей ФПК. Автор глубоко благодарит за ценные советы и замечания при подготовке рукописи профессора С. В Зонна, профессора А. Д. Фокина, профессора В. И. Савича, профессора Т. А. Соколову, доцента Л. А. Воробьеву. Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры химии почв факультета почвоведения МГУ, оказавшим неоценимую помощь при подготовке рукописи к печати: Я. М. Аммосовой, О. Н. Бирюковой,, Г. И. Глебовой, Е. И. Горшковой, М. И. Зарубовой, Е. Ю. Милановско-му, Г. В. Мотузовой, Н. Н. Осиповой, Н. И. Сухановой, а также студентам М. Вечерской и С. Орлову.

Источник

Д.С. Орлов — Химия почв

Описание файла

PDF-файл из архива «Д.С. Орлов — Химия почв», который расположен в категории «книги и методические указания». Всё это находится в предмете «методы разделения и концентрирования» из третьего семестра, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст из PDF

д. с. ОРЛОВ ХИМИЯПОЧВДопущено Министерством высше­го и среднего специального обра­зования СССР в качестве учеб­ника для студентов высших учеб­ных заведений, обучающихся поспециальности «Агрохимия и почвоведение>ИЗДАТЕЛЬСТВОмосковскогоУНИВЕРСИТЕТА1985УДК 631.Орлов Д. С. Химия почв: Учебник. — М.: Изд-во Моск.

ун-та, 1985. — 376 с.ил.В учебнике последовательно излагаются вопросы истории химии почв, ее ис­пользования в практике сельского хозяйства, химические свойства и состав глав­нейших типов почв, ведущие химические процессы и химические равновесия в поч­вах, фундаментальные законы ионообменной способности почв, формирования кислот­ности и щелочности, окислительно-восстановительных режимов.Изложены оснозы»строения и формирования специфических гумусовых веществ и глинистых минера­лов.

Рассматриваются прикладные проблемы химической мелиорации почв и охра­ны почв от техногенных нагрузок.Рецензенты:доктор географических наук С. В. Зонн;кафедра почвоведения ТСХА(зав. кафедрой академик ВАСХНИЛ Н. П. Панов)ДмитрийСергеевичОрловхимия почвЗав. редакцией Н. М. Г л а з к о в аРедактор Н. А. Ж у кПереплет художника В. Б. Г о р д о н аХудожественный редактор М.

Ф. Е в с т а ф и е в аТехнические редакторы Е. Д. З а х а р о в а , К. С. Ч и с т я к о в аКорректоры Н. В. К а р т ы ш е в а , С. Ф. Б у д а е в аИБ Кя 2118Сдано в набор 20.11.84. Подписано в печать 10.11.85. Л-104458. Формат 70X100/16. Бумага тип. № 1.Гарнитура литературная. Высокая печать. Усл. печ. л. 30,55. Уч.-изд.

л. 31,21. Тираж 4400 экз..Заказ 562. Цена 1 р. 40 к. Изд. Ki 3215Ордена «Знак Почета» издательство Московского университета. 103009, Москва, ул. Герцена, 5/7.Типография ордена «Знак Почета» изд-ва МГУ. 119899, Москва, Ленинские горыО3802020000— 161077(02)—85172—85© Издательство Московского университета, 1985 г„ОТ А В Т О Р АХимия почвы является разделом почвоведения, изучающим хими­ческие основы почвообразования и плодородия почв.

Химические свой­ства почв и показатели химического состояния почв используются поч­воведами всех направлений, независимо от их узкой специализации,для решений вопросов генезиса, классификации почв, бонитировки почв,при разработке мелиоративных мероприятий и рекомендаций по хими­зации земледелия. В последние годы исключительно актуальной сталановая задача — разработка теоретических основ и методов охраны почв•от химического загрязнения. Решение практически всех задач химиипочв основывается на использовании законов почвоведения, современ­ной теоретической химии и инструментальных экспрессных методов хи­мического исследования и анализа почв.В современной химии почв можно выделить четыре главных на­правления: учение о почвенной массе, химия почвообразовательныхлроцессов, химические основы плодородия и аналитическая химия почв.Все эти направления освещены в настоящем учебнике, хотя из-за ог­раниченного объема многие положения обсуждаются только на отдель­ных примерах.В двух первых главах дан краткий очерк истории химии почвы ирассмотрены фундаментальные понятия об элементном и фазовом со­ставах почвы.

В последующих главах обсуждаются роль и функцииотдельных элементов и их соединений в формировании свойств почв иих генезисе. Химические элементы рассматриваются последовательно в•соответствии с их положением в периодической системе Д. И. Менде­леева. Специфические свойства почв, такие как ионообменная способ­ность, почвенная кислотность, окислительно-восстановительный потен­циал, гумусное состояние и др., обсуждаются после той группы хими­ческих элементов, которая играет наиболее важную роль в проявле­нии данного свойства. Такое расположение материала позволяет бо­лее четко выявить функции элементов каждой группы и связать их собщими химическими свойствами элементов.Следует обратить внимание, что формы соединений химическихэлементов и химическая характеристика почв даются преимущественнона примере почв бореальных, суббореальных и некоторых субтропиче­ских поясов; почвы полярных и тропических поясов почти не затраги­ваются, хотя общие закономерности химии почв могут быть распрост­ранены и на эти почвы.В основу учебника положен курс лекций, который автор читаетмного лет на факультете почвоведения Московского университета.

На­стоящий учебник может быть также использован как учебное пособие3для студентов ряда специальностей географических и биологическихфакультетов университетов, почвенно-агрохимических факультетов сель­скохозяйственных вузов, а также для аспирантов и слушателей ФПК.Автор глубоко благодарит за ценные советы и замечания при под­готовке рукописи профессора С. В Зонна, профессора А. Д.

Фокина,профессора В. И. Савича, профессора Т. А. Соколову, доцента Л. А. Во­робьеву. Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры химиипочв факультета почвоведения МГУ, оказавшим неоценимую помощьпри подготовке рукописи к печати: Я. М. Аммосовой, О. Н. Бирюковой,,Г. И. Глебовой, Е. И. Горшковой, М. И. Зарубовой, Е. Ю. Милановскому, Г. В. Мотузовой, Н. Н.

Осиповой, Н. И. Сухановой, а также студен­там М. Вечерской и С. Орлову.ГЛАВА 1КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИИ ЗАДАЧИ ХИМИИ ПОЧВЗнакомство с историей науки позволяет понять диалектику ее раз­вития, оценить причины успехов и неудач, выявить движущие силы, еесвязь с развитием общества в целом.

Изучение прошлого необходимодля понимания настоящего; как отмечал В. И. Вернадский, именно встаром таятся и подготавливаются элементы нового, часто проявляю­щиеся сразу и внезапно. Ближайшую и дальние перспективы развитиянауки легче увидеть и, следовательно, легче ее правильно планировать,когда известны закономерности, определявшие движение науки в прош­лом; сколько ошибок и ненужных повторений можно было бы избежатьна той же основе.Полная история химии почв еще не написана, и ниже освещенытолько главные этапы ее развития.Развитие химии почв, как и многих наук, началось в глубокомпрошлом. Первый этап — по сути предыстория химии почв — заклю­чался в накоплении коллективного опыта, знаний об особенностях почв,их свойствах по мере развития сельскохозяйственного производства.Среди большого набора свойств почв, которые еще земледельцы древ­ности различали и учитывали, отчетливо прослеживаются и те, которыев настоящее время мы называем химическими свойствами.

В практикеземледелия применялись и химические средства улучшения почв. Ве­дущий почвовед-историограф И. А. Крупеников приводит данные отом, что еще в начале II тыс. до н. э. в Ассирии, Вавилоне, Шумере при­менялись способы борьбы с вторичным засолением почв. Примерно втот же период народы Центральной Америки использовали мергель,снижавший кислотность почвы. Засоленные почвы были хорошо извест­ны земледельцам и философам античного Рима. П.

Вергилий (70—19 гг. до н. э.) в знаменитой поэме о земледелии, садоводстве, ското­водстве и пчеловодстве «Георгики» писал: «Почва соленая есть, онаназывается «горькой». Нехороша для хлебов (она не смягчается вспаш­кой)», и даже описал способ определения солености почвы по вкусуводной вытяжки (цит. по Крупеникову, 1981). Древнегреческий бота­ник Феофраст (примерно 372—287 гг. до н. э.) наряду с глинистыми,песчаными и т.

п. выделяет также соленые почвы.Хорошо известна была и способность почв поглощать и удерживатьразличные химические вещества, получившая впоследствии названиепоглотительной способности почв. Об опреснении морской воды послеее соприкосновения с почвой писал древнегреческий философ Аристо­тель (384—322 гг. до н.

э.), а позже очень образно охарактеризовал5это явление в поэме «О природе вещей» римский философ-материалистТит Лукреций Кар (99—55 гг. до н. э.):«Влага морская становится сладкой и пресной по вкусуТам, где сквозь толщу земли проникает она в водоемы,Там под землей свои горькие части вода оставляет,Так как последним легко зацепиться в неровности почвы».Конечно, это описание выглядит сейчас несколько наивным, но ес­ли мысль Тита Лукреция Кара выразить современными терминами, тоокажется, что она неплохо выражает существующие представления омеханизме ионного обмена.

Ионообменная способность почв реальноиспользовалась жителями северо-западной Африки для опресненияморской воды.В земледельческой практике издавна различали кислые почвы иумели улучшать их качество. Мел, мергель и карбонатную глину в Анг­лии использовали в качестве удобрений более 2000 лет назад, а первыедокументальные упоминания об известковании почв на Британских ост­ровах встречаются в «Естественной истории» римского писателя и на­туралиста Плиния Старшего (24—79 гг.). Он описал шесть типов мер­геля, использование которых должно соответствовать особенностямпочвы. Песчаный мергель он рекомендует для влажных почв, «жирный»мергель — для сухих и упоминает о необходимости одновременноговнесения навоза. Сохранились старые законы и арендные договорыXII—XIII вв., которые регламентируют условия добывания и примене­ния мергеля в сельском хозяйстве Англии.

Известкованию придавализначение и в других странах. Эдикт императора Италии Карла Лысо­го (824 г.) запрещал крестьянам отказываться возить мергель на поля(Крупенников, 1981).В XV—XVI вв. начинают формироваться более определенные пред­ставления о химических свойствах почв, появляется сельскохозяйствен­ная литература, в которой делаются попытки систематизации накоплен­ных знаний и приводятся сведения о первых экспериментах по изуче­нию химических свойств почв. В 1580 г.

во Франции вышла книгаБ. Палисси «Как находить и распознавать землю, называемую мерге­лем», в которой не только описаны разные типы мергелей и их место­рождения, но приведены инструкции по разведке месторождений, до­быче мергеля и внесения на поля. Заметный вклад в изучение почвывнес английский философ-материалист и государственный деятельФ. Бэкон (1561—1626), которого К- Маркс назвал родоначальникоманглийского материализма и всей опытной науки новейшего времени.Опираясь на народный опыт, Ф. Бэкон поставил специальные опыты идобился опреснения морской воды, пропустив ее через 20 сосудов с поч­вой. Как отмечает И. А.

Крупенников, это было первое эксперименталь­ное исследование поглотительной способности почв.Развитие химии почв в XVIII—XIX вв.Начало систематических исследований химических свойств почвы исоставляющих ее веществ относится к XVIII в. Многие исследованияконца XVIII — начала XIX в. оказали решающее влияние на ход даль­нейшего развития науки. Главное значение имели исследования трехважнейших проблем: 1) почвенного гумуса; 2) поглотительной способ­ности почв; 3) теории минерального питания растений.В числе важнейших следует назвать работу Ф. Ахарда (1786), ко­торый действием раствора щелочи на почву и на торф получил темно6бурый раствор.

Источник

Практическое руководство по химии почв

Мамонтов В.Г., Гладков А.А.. Кузелев М.М. Практическое руководство по химии почв: Учебное пособие /Мамонтов В.Г., Гладков А.А., Кузелев М.М.. М.: Изд-во РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2012.

В пособии изложены методы анализа элементного состава минеральной части почв, способы выражения результатов валового анализа и пересчета аналитических данных. Приведены методы изучения ионно-солевого комплекса почв, а также методы, используемые для определения общего гумуса и азота, группового и фракционного состава гумуса и изучения некоторых свойств гумусовых веществ. Рассмотрено использование данных валового анализа, результатов изучения ионно-солевого комплекса и органического вещества почв.

Пособие предназначено для бакалавров факультета почвоведения, агрохимии и экологии университета, обучающихся по направлению 110100.62 «Агрохимия и агропочвоведение», а также магистров, аспирантов и научных работников, специализирующихся в области почвоведения, агрохимии, экологии и агрономии.

Рецензенты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.И. Савич;

доктор биологических наук, профессор И.М. Яшин.

Введение

Одной из важнейших характеристик почвы является ее химический состав, включающий большой набор химических элементов и их соединений. По химическому составу почва отчетливо выделяется среди других природных тел. Формируясь при непосредственном взаимодействии атмосферы, гидросферы, литосферы и живых организмов, почва в той или иной степени наследует их химический состав, приобретая вместе с тем и свои индивидуальные особенности, что является следствием определенной совокупности элементарных почвенных процессов протекающих в специфических условиях биогеохимического круговорота веществ.

Твердая фаза почвы состоит из минеральных и органических соединений. Органическая часть почвы представлена органическими остатками животного и растительного происхождения, гумусовыми веществами и их органо-минеральными производными. Минеральную часть почвы формируют различные по химическому составу и свойствам компоненты – силикаты, алюмо- и феррисиликаты, оксиды и гидроксиды, легко- и труднорастворимые соли. В связи с этим для твердой фазы почвы характерно большое разнообразие химических элементов, содержание которых варьирует в чрезвычайно широком диапазоне (табл. 1).

По абсолютному содержанию все химические элементы почвы могут быть разделены на несколько групп.

Первая группа включает элементы, содержание которых варьирует от десятых долей процента до десятков процентов. В нее входят: кремний, кислород, алюминий, железо, углерод, кальций, магний, натрий, калий. Это типичные макроэлементы. В следующую группу входят: титан, водород, азот, фосфор, сера. Их количество колеблется от десятых до сотых долей процента. Эта группа считается переходной от макро – к микроэлементам. Микро – и ультрамикроэлементы содержаться в почве в количествах n ∙ 10 -3 – n ∙ 10 -10 %. К ним относятся марганец, кобальт, медь, цинк, никель, молибден и другие элементы.

Таблица 1. Средний элементный состав метрового слоя некоторых почв, % на абсолютно сухую навеску

Источник