Классификация почв по химическому составу
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 CuFeS2, 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
Классификация почв по химическому составу
Soils.Terms and definitions
Дата введения 1988-07-01
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственным агропромышленным комитетом СССР
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23.02.88 N 326
3. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 5298-85
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка
6. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Август 2008 г.
Настоящий стандарт устанавливает термины и определения понятий в области почвоведения.
Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения во всех видах документации и литературы, входящих в сферу действия стандартизации или использующих результаты этой деятельности.
Настоящий стандарт должен применяться совместно с ГОСТ 20432.
1. Стандартизованные термины с определениями приведены в табл.1.
Самостоятельное естественно-историческое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия
2. Классификация почв
Система разделения почв по происхождению и (или) свойствам
3. Почвенный профиль
Совокупность генетически сопряженных и закономерно сменяющихся почвенных горизонтов, на которые расчленяется почва в процессе почвообразования
4. Почвенный горизонт
Специфический слой почвенного профиля, образовавшийся в результате воздействия почвообразовательных процессов
Основная классификационная единица, характеризуемая общностью свойств, обусловленных режимами и процессами почвообразования, и единой системой основных генетических горизонтов
Классификационная единица в пределах типа, характеризуемая качественными отличиями в системе генетических горизонтов и по проявлению налагающихся процессов, характеризующих переход к другому типу
Классификационная единица в пределах подтипа, определяемая особенностями состава почвенно-поглощающего комплекса, характером солевого профиля, основными формами новообразований
Классификационная единица в пределах рода, количественно отличающаяся по степени выраженности почвообразовательных процессов, определяющих тип, подтип и род почв
9. Разновидность почвы
Классификационная единица, учитывающая разделение почв по гранулометрическому составу всего почвенного профиля
10. Разряд почвы
Классификационная единица, группирующая почвы по характеру почвообразующих и подстилающих пород
11. Почвенный покров
Совокупность почв, покрывающих земную поверхность
12. Структура почвенного покрова
Пространственное расположение элементарных почвенных ареалов, в разной степени генетически связанных между собой и создающих определенный пространственный рисунок
13. Почвообразующие факторы
Элементы природной среды: почвообразующие породы, климат, живые и отмершие организмы, возраст и рельеф местности, а также антропогенная деятельность, оказывающие существенное влияние на почвообразование
14. Элементарный почвенный ареал
Первичный компонент почвенного покрова, который представляет собой площадь, занимаемую почвой, относящейся к одной классификационной единице наиболее низкого ранга
15. Картографирование почвы
Составление почвенных карт или картосхем отдельных их свойств
16. Плодородие почвы
Способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, влаге и воздухе, а также обеспечивать условия для их нормальной жизнедеятельности
17. Паспорт почвы
Документ, содержащий фиксированный набор данных о почве, необходимых для целей ее рационального использования и охраны
18. Бонитировка почвы
Сравнительная оценка в баллах качества почвы по природным свойствам
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ
19. Механический элемент почвы
Обособленные первичные частицы пород и минералов, а также аморфных соединений в почве
20. Почвенный агрегат
Структурная единица почвы, состоящая из связанных друг с другом механических элементов почвы
21. Механическая фракция почвы
Совокупность механических элементов, размер которых находится в определенных пределах
22. Скелет почвы
Совокупность механических элементов почвы размером более 1 мм
Совокупность механических элементов почвы размером менее 1 мм
24. Илистая фракция почвы
Совокупность механических элементов почвы размером от 0,001 до 1,0 мм
25. Почвенные коллоиды
Совокупность механических элементов почвы размером от 0,0001 до 0,001 мм
26. Гранулометрический состав почвы
Содержание в почве механических элементов, объединенных по фракции
27. Твердая часть почвы
Совокупность всех видов частиц, находящихся в почве в твердом состоянии при естественном уровне влажности
28. Структура почвы
Физическое строение твердой части и порового пространства почвы, обусловленное размером, формой, количественным соотношением, характером взаимосвязи и расположением как механических элементов, так и состоящих из них агрегатов
29. Поровое пространство в почве
Разнообразные по размерам и форме промежутки между механическими элементами и агрегатами почвы, занятые воздухом или водой
30. Почвенная влага
Вода, находящаяся в почве и выделяющаяся высушиванием почвы при температуре 105 °С до постоянной массы
31. Влагоемкость почвы
Величина, количественно характеризующая водоудерживающую способность почвы
32. Набухание почвы
Увеличение объема почвы в целом или отдельных структурных элементов при увлажнении
33. Консистенция почвы
Степень подвижности слагающих почву частиц под влиянием внешних механических воздействий при различной влажности почвы, обусловленная соотношением когезионных и адгезионных сил
34. Плотность почвы
Отношение массы сухой почвы, взятой без нарушения природного сложения, к ее объему
35. Воздухоемкость почвы
Объем порового пространства, содержащего воздух при влажности почвы, соответствующей полевой влагоемкости
36. Биологическая активность почвы
Совокупность биологических процессов, протекающих в почве
37. Биологическая аккумуляция в почве
Накопление в почве органических, органоминеральных и минеральных веществ в результате жизнедеятельности растений, почвенной микрофлоры и фауны
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА ПОЧВ
38. Химическая характеристика почвы
Качественное и количественное описание химических свойств почвы и протекающих в ней химических процессов
39. Органическое вещество почвы
Совокупность всех органических веществ, находящихся в форме гумуса и остатков животных и растений
Часть органического вещества почвы, представленная совокупностью специфических и неспецифических органических веществ почвы, за исключением соединений, входящих в состав живых организмов и их остатков
41. Групповой состав гумуса
Перечень и количественное содержание групп органических веществ, входящих в состав гумуса
42. Фракционный состав гумуса
Содержание органических веществ, входящих в отдельные группы гумусовых соединений и различающихся по формам их связи с минеральной частью почвы
43. Специфические гумусовые вещества
Темноокрашенные органические соединения, входящие в состав гумуса и образующиеся в процессе гумификации растительных и животных остатков в почве
44. Гумусовые кислоты
Класс высокомолекулярных органических азотсодержащих оксикислот с бензоидным ядром, входящих в состав гумуса и образующихся в процессе гумификации
45. Гуминовые кислоты
Группа темноокрашенных гумусовых кислот, растворимых в щелочах и не растворимых в кислотах
46. Гиматомелановые кислоты
Группа гумусовых кислот, растворимых в эталоне
Группа гумусовых кислот, растворимых в воде, щелочах и кислотах
Органическое вещество, входящее в состав почвы, нерастворимое в кислотах, щелочах, органических растворителях
49. Органоминеральные соединения почвы
Комплексные, гетерополярные, адсорбционные и другие продукты взаимодействия органических и минеральных веществ почвы
50. Степень гумификации органического вещества
Отношение количества углерода гумусовых кислот к общему количеству органического углерода почвы, выраженное в массовых долях
51. Минерализованность почвенного раствора
Суммарное содержание минеральных соединений в почвенном растворе
52. Легкорастворимые почвенные соли
Соли, содержащиеся в почве, растворимость которых в воде превышает 2 г/дм
53. Труднорастворимые почвенные соли
Соли, содержащиеся в почве, растворимость которых в воде равна или меньше 2 г/дм
54. Подвижность химических соединений в почве
Способность соединений химических элементов переходить из твердых фаз почвы в почвенный раствор
55. Кислотность почвы
Способность почвы проявлять свойства кислот
56. Щелочность почвы
Способность почвы проявлять свойства оснований
57. Буферность почвы
Способность почвы противостоять изменению ее свойств при воздействии различных факторов
58. Кислотно-основная буферность почвы
Способность почвы противостоять изменению рН почвенного раствора при взаимодействии почвы с кислотами и основаниями
ИОНООБМЕННЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ
59. Почвенный поглощающий комплекс
Совокупность минеральных, органических и органоминеральных частиц твердой фазы почвы, обладающих поглотительной способностью
60. Ионный обмен в почве
Обратимая реакция стехиометрического обмена ионов между твердой и жидкой фазами почвы
61. Селективность обмена в почве
Способность почвы к преимущественному поглощению отдельных видов ионов
62. Емкость катионного обмена почвы
Максимальное количество катионов, которое может быть удержано почвой в обменном состоянии при заданных условиях
63. Емкость анионного обмена почвы
Максимальное количество анионов, которое может быть удержано почвой в обменном состоянии при заданных условиях
64. Сумма обменных катионов в почве
Общее количество обменных катионов в почве.
Примечание. К обменным катионам относятся: калий, натрий, кальций, магний и др.
65. Обменные основания почвы
Обменные катионы, входящие в состав почвенного поглощающего комплекса
66. Сумма обменных оснований в почве
Общее количество обменных оснований в почве
67. Степень насыщенности почвы основаниями
Отношение суммы обменных оснований к сумме гидролитической кислотности и сумме обменных оснований
68. Анализ почвы
Совокупность операций, выполняемых с целью определения состава, физико-механических, физико-химических, химических, агрохимических и биологических свойств почвы
69. Пробная площадка почвы
Репрезентативная часть исследуемой территории, предназначенная для отбора проб и детального исследования почвы
70. Единичная проба почвы
Проба определенного объема, взятая однократно из почвенного горизонта, слоя
71. Объединенная проба почвы
Ндп. Смешанная проба почвы
Проба почвы, состоящая из заданного количества единичных проб
72. Абсолютно сухая проба почвы
Проба почвы, высушенная до постоянной массы при температуре 105 °С
73. Воздушно-сухая проба почвы
Проба почвы, высушенная до постоянной массы при температуре и влажности лабораторного помещения
74. Почвенная вытяжка
Экстракт, полученный после обработки почвы раствором заданного состава, действовавшим на почву определенное время при определенном соотношении почва-раствор
ОХРАНА И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЧВ
Источник